JP2004245751A

JP2004245751A - Circuit board

Info

Publication number: JP2004245751A
Application number: JP2003037503A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ito; 篤志伊藤
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-14
Also published as: JP4016389B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circuit board where appropriate reflow temperature for all printed wiring boards is easily confirmed, and which is capable of quickly coping with accidents, such as failure of a reflow furnace, for assured quality. <P>SOLUTION: A printed wiring board 75 has electrical and electronic circuit elements mounted. A solder chip 70 that fuses, deforms, or welds at a prescribed temperature is mounted on the printed wiring board 75, and a means is provided for deciding the temperature of the board and/or solder, based on the condition of the solder chip 70. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、その上に電気、電子回路素子を配置し、プリント配線を配して電気回路を構成する回路基板を、加熱炉を用いて半田付け実装する時の回路基板温度の検査方法、及び検査装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、携帯端末など電子機器に使用する回路基板では、図９のような装置を組み合わせた自動機ラインを使いプリント配線基板上にチップ部品や表面実装部品を温風と遠赤外線で加熱し半田付けするリフロー半田実装が一般的に行われている。
【０００３】
前記自動機ラインは、プリント配線基板をクリームはんだ印刷機９１へ送り込むプリント配線基板供給ラック９０、半田粉とフラックスを混合したクリーム状の半田ペースト（以後クリーム半田と呼ぶ）をプリント配線基板上のランド部に印刷するクリームはんだ印刷機９１、前記クリームはんだ印刷機９１でプリント配線基板上に印刷されたクリームはんだのニジミ、カスレ、ダレといった印刷不具合を検査するクリームはんだ印刷検査機９２、前記ランド部に印刷されたクリーム半田上にチップ部品を搭載するチップ搭載機９３や表面実装形態の電子部品等を搭載する多機能搭載機９４、プリント配線基板に電子部品を搭載した回路基板を熱風と遠赤外線で加熱し半田付けを行うリフロー炉９５、リフロー炉から出てきた回路基板上の半田ブリッジ、部品欠品などの不具合を検査する回路基板外観検査機９６、半田付けが終了した回路基板を収納する回路基板収納ラック９７の構成からなり、プリント配線基板ラック９０にセットしたプリント配線基板は、回路基板収納ラック９７までクリームはんだ印刷、クリームはんだ印刷検査、部品搭載、リフロー、回路基板外観検査の自動機ラインの全工程を全自動で流れていく。
【０００４】
さらに、前記リフロー炉９５は一般的に、図５に示すように回路基板５０を加熱する遠赤外線ヒーター５５、温風を循環させる温風ファン５６、リフロー後に回路基板５０を冷却する冷却ファン５７、回路基板５０をリフロー炉５８の入り口から出口まで搬送するベルトコンベアー５４で構成されている。リフロー炉５８の中は、いくつかのゾーンに分かれていて、基板がリフロー炉５８の入り口から入ってくると予備加熱を行いクリーム半田中のフラックスを活性化した状態にたもつ予備加熱ゾーン５１、クリームはんだを溶かしプリント配線基板上のランド部とクリームはんだの上に搭載されたチップ部品や表面実装部品の半田付けを行う本加熱ゾーン５２、冷却ファン５７を使ってリフロー後の回路基板５０を冷やし、溶けたクリーム半田を固体化させるとともに電子部品の熱ストレスを軽減させる冷却ゾーン５３を経てリフロー炉から出て行く。
【０００５】
上記リフロー炉中の各ゾーンでは、例えば図６のリフロー温度プロファイルに示すように、回路基板の温度を予備加熱ゾーンで１５０℃〜１７０℃の範囲内に保ち、本加熱ゾーンのピーク温度で２１０℃〜２３０℃の範囲内に入るように設定を行っている。特に、この本加熱ゾーンのピーク温度は重要であり、ピーク温度がクリーム半田の融点未満であった場合は、クリーム半田が溶融せず、プリント配線基板のランドと電子部品が未接続状態になる実装不良が発生する。また、電子部品の耐熱温度以上になってしまった場合は、電子部品内部のワイヤーボンディング部の外れ、または、プラスティックパッケージのクラックなどの部品不良が発生してしまう危険性がある。
【０００６】
この温度プロファイルの設定は各ゾーンのヒーター５５の温度とベルトコンベアー５４の速度で調節しているが、ヒーター５５の温度調節は、リフロー炉内の周囲温度を基に調整されており、ベルトコンベアー上で移動している回路基板の温度を測定してはいない。
【０００７】
回路基板上の温度は、リフロー半田実装のスタート前に、温度測定用に作った回路基板を使い前記回路基板の温度測定ポイントに熱電対を耐熱テープ等で固定し、前記回路基板をリフロー炉の入り口から出口まで流して、熱電対間の抵抗値をペンレコダーなどで記録して測定を行っている。つまり、リフロー炉のヒーター５５の温度設定、ベルトコンベアーの速度設定と回路基板上温度の相関関係の確認を行ったのちに、リフロー炉内の周囲温度を調節することで回路基板の温度を簡易的に管理していることになる。
【０００８】
しかしながら、回路基板で使用しているプリント基板の銅箔、銅メッキ、基材厚みのバラツキ、または、リフロー炉の温度制御の精度などにより回路基板毎の温度プロファイルは違ったものである。
【０００９】
さらに、回路基板無鉛化の取り組みで、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕなどの鉛フリー半田を使用する場合に半田融点が２１８℃とこれまでの共晶半田に比べ高い為、リフロー炉の温度プロファイルを高く設定する必要があり、電子部品の耐熱温度との差が少なくなる事が予想されている。そのため、回路基板の温度管理が益々シビアになると考えられ、回路基板毎の温度検査の必要性も高くなってくると考えられる。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２２３８３０号公報
回路基板の温度検査の一つとして、プリント基板上に示温部材を備えた構成をとり、リフロー後の示温部材の色変化でリフロー炉内での回路基板温度を簡易的に測定する方法が、特開２０００−２２３８３０号公報として公開されている。このプリント配線基板に示温部材を備えた構成を実現するためには、プリント基板製造工程あるいは、回路基板の実装工程のどこかに示温材料を塗布する新たな工程を追加する必要があった。
【００１１】
【発明が解決しょうとする課題】
本発明は、プリント配線基板の全数に対してリフロー温度が適正であるか否かの確認が容易にでき、リフロー炉の故障等、不測の事態に対しても迅速に対処でき品質確保が図れた回路基板を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の回路基板は、電気、電子回路素子を搭載したプリント配線基板であって、該プリント配線基板に、所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップを搭載し、該ハンダチップの状態により基板及びハンダ温度を判断することを特徴とする。
【００１３】
【作用】
本発明においては、半田に含まれる組成の違いにより、融点の異なる半田を長さ：１．６ｍｍ×幅：０．８ｍｍ×高さ：０．４５ｍｍや長さ：１．０ｍｍ×幅：０．５ｍｍ×高さ：０．３５ｍｍといったチップ形状に固め、そのチップ形状のハンダを紙テープ梱包し、リールに巻いた状態にする。一般的なチップ抵抗やチップセラコンと同じ形態の半田（ハンダチップ）である。このハンダチップをリフロー半田実装の工程に必ず組み込まれているチップ搭載機を使いプリント配線基板上に他の電子部品と一緒に搭載し、リフロー炉を通過させ半田付けを行う。リフロー炉から出てきた時のハンダチップの状態でリフロー中の基板温度を判定する。例えば、リフロー炉の本加熱の下限設定温度と同じ融点温度のハンダチップを回路基板上に搭載し、そのハンダチップの状態を、形状、抵抗値の変化等で検査しハンダチップが溶けていた場合は、リフロー炉での本加熱温度が下限設定温度以上であったと判断する。また、リフロー炉の本加熱の上限設定温度と同じ融点温度のハンダチップを回路基板上に搭載し、そのハンダチップの状態を、形状、抵抗値の変化等で検査しハンダチップが溶けていなかった場合は、リフロー炉での本加熱温度が上限設定温度未満であったと判断する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第一の実施例）
以下に、図１、２、３，４、７、９を参照して本発明の第一の実施例を説明する。
【００１５】
図７は第一の実施例による回路基板の上面図である。プリント配線基板７５の表面には、ＣＳＰ、ＱＦＰ、ＳＯＰや、チップ形状の電子部品７６が多数搭載されている。また、リフロー炉の回路基板温度測定ポイントには、リフロー炉の本加熱の下限設定温度（クリームはんだの融点以上に設定する。）と同じ融点温度のハンダチップ７０とリフロー炉の本加熱の上限設定温度（電子部品の耐熱温度未満に設定する。）と同じ融点温度のハンダチップ７１が搭載されている。その他、プリント配線基板に搭載機で電子部品を搭載するためには、基準穴、ターゲットマーク等必要であるが、本発明の要部ではない為それらの図示は省略する。
【００１６】
次にハンダチップとハンダチップを搭載するプリント配線基板について図１、２を用いて説明する。
【００１７】
図１は第一の実施例のプリント配線基板７５とプリント配線基板７５に搭載されたハンダチップ７０の正面断面図と上面図を示している。
【００１８】
プリント配線基板７５の表面にハンダチップ７０を搭載する検査用ランド３が形成されている。検査用ランド３は、長方形でも良いが、ハンダチップ７０が溶けて大きく形状が変化するように円形または楕円形等にすると更に良い。検査用ランド３の上にはハンダチップ７０と検査用ランド３をリフロー炉で加熱するまで仮固定する為のクリームはんだ２が印刷されている。
【００１９】
ハンダチップ７０は、例えば長さ：１．０ｍｍ×幅：０．５ｍｍ×高さ：０．３５ｍｍといった一般に１００５サイズと呼ばれているチップ抵抗と同じ形状に固めてある。そのハンダチップ７０を紙テープ梱包し、リールに巻いた状態にすることで。図９のような一般的な自動機ラインのチップ搭載機９３で自動搭載が可能となる。
【００２０】
図２は、図１のリフロー炉での加熱後の状態を示した正面断面図である。
【００２１】
プリント配線基板７５が、リフロー炉の本加熱でハンダチップ７０の融点温度以上に加熱された場合、図１のハンダチップ７０とクリームはんだ２は融合し、図２に示すようなドーム形状の混合はんだ５となる。
【００２２】
図１のハンダチップ７０がリフロー炉の本加熱で図２のドーム形状の混合ハンダに変化したか否かを図９の自動機ラインに組み込まれている回路基板外観検査機９６で判定を行ことでリフロー炉内でのプリント配線基板７５上の温度がハンダチップ７０の融点温度以上であったか融点温度未満であったかの判断を行うことが可能である。
【００２３】
次に、回路基板外観検査機での判定方法について図３、図４を用いて説明する。
【００２４】
回路基板外観検査機は、回路基板の真上から光を照射し、回路基板上から反射された光を光源の近くに配置したＣＣＤなどで検出し、その光の強度、分布により回路基板上の部品の状態（欠品、ズレ等）やはんだの状態（フィレットの形状、はんだブリッジ等）の検査を行う装置である。
【００２５】
リフロー炉の本加熱温度がハンダチップ７０の融点温度未満であった場合、ハンダチップは融解せず元の立法体形状のままであり、図３（正面の断面図）のようにハンダチップ７０の真上から光を照射すると光のほとんどが光源方向に反射され、光の分布はハンダチップ７０とほぼ同一形状になる。
【００２６】
リフロー炉の本加熱温度がハンダチップ７０の融点温度以上であった場合、ハンダチップ７０は融解しドーム形状になり、図４（正面の断面図）のように混合ハンダ５の真上から光を照射するとドームの頂点付近では、光が光源方向に反射されるが、ドームの周囲では、光は光源から外れて反射されるため、光の分布はハンダチップより小さな楕円形状になる。
【００２７】
上記した光の分布の違いを回路基板外観検査機で読み取ってハンダチップ７０が溶けたか否かを判断する。
【００２８】
次に、ハンダチップの状態とリフロー炉の本加熱温度の良否判断方法について説明する。
【００２９】
ハンダチップ７０が溶けていた場合は、リフロー炉の本加熱温度のピークが下限設定温度以上でありクリームはんだが十分に溶けたと判断できる。ハンダチップ７０が溶けていなかった場合は、リフロー炉の本加熱温度のピークが下限設定温度未満でありクリームはんだが十分に溶けていない可能性があると判断できる。ハンダチップ７１が溶けていた場合は、リフロー炉の本加熱温度のピークが上限設定温度以上であり電子部品に耐熱温度以上の熱ストレスが掛かった可能性があると判断できる。ハンダチップ７１が溶けていなかった場合は、リフロー炉の本加熱温度のピークが上限設定温度未満であり電子部品に耐熱温度以上の熱ストレスが掛からなかったと判断できる。
【００３０】
つまり、プリント配線基板７５上の全てのハンダチップ７０が溶けて、プリント配線基板７５上の全てのハンダチップ７１が溶けなかった場合に、リフロー炉の本加熱によるプリント配線基板の温度が適正であったと判断できる。
【００３１】
以上のように、第一の実施例によれば、電子部品７６を搭載したプリント配線基板７５がリフロー炉９５を通過後に、プリント配線基板７５上に搭載されたハンダチップ７０とハンダチップ７１の形状の変化を回路基板外観検査機で検査することで、プリント配線基板７５がリフロー炉内において適正温度で加熱されたか否かが容易に判断できる。
【００３２】
（第二の実施例）
以下に、図８、９、１０、１１、を参照して本発明の第二の実施例を説明する。
図１０は第二の実施例による回路基板の正面断面図と上面図である。
【００３３】
プリント配線基板１０３の表面にハンダチップ７０を搭載する２つの検査用ランド１０１ａと１０１ｂが形成されている。検査用ランド１０１ａ、１０１ｂの上にはクリームはんだ２が印刷されている。ハンダチップ７０は、リフロー炉の本加熱の下限設定温度と同じ融点温度（クリームはんだの融点以上に設定する。）のはんだで作られている。
【００３４】
図１０−ａは、プリント配線基板１０３上にハンダチップ７０を搭載した状態からリフロー炉で加熱しプリント配線基板１０３の温度：Ｔｐｗｂが、クリームはんだ２の融点温度未満でクリームはんだ２が溶けていない状態の正面断面図である。
【００３５】
Ｔｐｗｂ＜クリームはんだの融点温度
図１０−ｂは、プリント配線基板１０３がリフロー炉で加熱されプリント配線基板１０３の温度：Ｔｐｗｂが、クリームはんだ２の融点温度以上で、かつ、ハンダチップ７０の融点温度未満でハンダチップ７０が溶けたクリームはんだ２によって検査用ランド１０１ａと１０１ｂに半田付けされた状態での正面断面図である。
【００３６】
クリームはんだの融点温度≦Ｔｐｗｂ＜ハンダチップの融点温度
図１０−ｃは、プリント配線基板１０３がリフロー炉で加熱されプリント配線基板１０３の温度：Ｔｐｗｂが、ハンダチップ７０の融点温度以上になり、ハンダチップ７０が融解し、表面張力により検査用ランド１０１ａと１０１ｂに引き寄せられて２つに分離した状態の正面断面図である。
【００３７】
ハンダチップの融点温度≦Ｔｐｗｂ
つまり、ハンダチップ７０をプリント配線基板１０３上の検査用ランド１０１ａと１０１ｂにまたがるように搭載し、リフロー炉で加熱していくと、まずプリント配線基板１０３の温度がクリームはんだ２の融点温度以上になった時点でハンダチップ７０と検査用ランド１０１ａと１０１ｂが半田付けされ、検査用ランド１０１ａと１０１ｂ間が電気的に導通状態となる。この状態でさらに加熱を行い、プリント配線基板１０３温度がハンダチップ７０の融点温度以上になると、ハンダチップ７０が溶け、半田の表面張力により検査用ランド１０１ａと１０１ｂに引き寄せられ２つに分離し、検査用ランド１０１ａと１０１ｂ間が電気的に非導通となる。
【００３８】
リフロー炉の本加熱後に、検査用ランド１０１ａと１０１ｂ間が電気的に導通しているか否かをインサーキットテスタ等の測定器で抵抗値を測定することでリフロー炉内でのプリント配線基板１０３上の温度がハンダチップ７０の融点温度以上であったか融点温度未満であったかの判断を行ことが可能である。
【００３９】
さらに、ハンダチップ７０は、溶融後に素早く２つに分離することが望ましい為、検査用ランド１０１ａと１０１ｂは、図８に示すチップ部品８０（チップ抵抗、チップセラコン等）のランド８１に比べ少し大きめにした方が良い。また、ハンダチップにも図１０の１０２のような凹部を付けた形状の方が良い。
【００４０】
図１１は、第二の実施例によるプリント配線基板１０３の上面図である。
【００４１】
プリント配線基板１０３の表面には、２個一組の検査用ランド１０１ａ：１０１ｂ、１０１ｃ：１０１ｄ、１０１ｅ：１０１ｆ、１０１ｇ：１０１ｈ、１０１ｉ：１０１ｊ、１０１ｋ：１０１ｍ、１０１ｎ：１０１ｐ、１０１ｑ：１０１ｒとインサーキットテスタのプローブを接続する為のテストパット１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄが形成されている。
【００４２】
さらに、検査用ランド１０１ａ：１０１ｂと１０１ｉ：１０１ｊは一組として、リフロー炉の回路基板温度測定ポイントに配置する。検査ランド１０１ｃ：１０１ｄと１０１ｋ：１０１ｍ、１０１ｅ：１０１ｆと１０１ｎ：１０１ｐ、１０１ｇ：１０１ｈと１０１ｑ：１０１ｒに付いても同様に配置する。検査用ランド１０１ａは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｃ、１０１ｅ、１０１ｇとテストパット１０６ａに接続されている。検査用ランド１０１ｂは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｄ、１０１ｆ、１０１ｈとテストパット１０６ｂに接続されている。検査用ランド１０１ｉは、配線パターン１０５によりテストパット１０６ｃに接続されている。検査用ランド１０１ｊは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｋに接続されている。検査用ランド１０１ｍは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｎに接続されている。検査用ランド１０１ｐは、配線パターン１０５により検査用ランド１０１ｑに接続されている。検査用ランド１０１ｒは、配線パターン１０５によりテストパット１０６ｄに接続されている。
この他に、プリント配線基板上には電子部品を搭載するが、図が煩雑となる為図示は省略する。
【００４３】
プリント配線基板１０３上の検査ランド１０１ａ：１０１ｂ、１０１ｃ：１０１ｄ、１０１ｅ：１０１ｆ、１０１ｇ：１０１ｈ、１０１ｉ：１０１ｊ、１０１ｋ：１０１ｍ、１０１ｎ：１０１ｐ、１０１ｑ：１０１ｒ上にクリームはんだを印刷し、検査用ランド１０１ａ：１０１ｂ、１０１ｃ：１０１ｄ、１０１ｅ：１０１ｆ及び１０１ｇ：１０１ｈ間にリフロー炉の本加熱の下限設定温度（クリームはんだの融点以上に設定する。）と同じ融点温度のハンダチップ７０を搭載し、検査用ランド１０１ｉ：１０１ｊ、１０１ｋ：１０１ｍ、１０１ｎ：１０１ｐ及び１０１ｑ：１０１ｒ間にリフロー炉の本加熱の上限設定温度（電子部品の耐熱温度未満に設定する。）と同じ融点温度のハンダチップ７１に搭載する。
【００４４】
ハンダチップ７０、７１を搭載後、リフロー炉を通過させると、リフロー炉内のプリント配線基板１０３のピーク温度によりテストパット１０６ａ−１０６ｂ間、１０６ｃ−１０６ｄ間の状態が下記の様に変化する。
【００４５】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１０３のピーク温度がクリームはんだの融点温度未満であった場合、検査ランド１０１とハンダチップ７０、７１は半田付けされない為、テストパット１０６ａ−１０６ｂ間と１０６ｃ−１０６ｄ間は電気的に非導通となる。
【００４６】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１０３のピーク温度がクリームはんだの融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ７０の融点温度未満であった場合、検査ランド１０１とハンダチップ７０、７１は半田付けされ、テストパット１０６ａ−１０６ｂ間と１０６ｃ−１０６ｄ間は電気的に導通となる。
【００４７】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１０３のピーク温度がハンダチップ７０の融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ７１の融点温度未満であった場合、ハンダチップ７０は溶融し半田の表面張力により２つに分離する為、テストパット１０６ａ−１０６ｂ間は、電気的に非導通になり、ハンダチップ７１は融点温度未満で溶けない為、電気的に導通となる。
【００４８】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１０３のピーク温度がハンダチップ７１の融点温度以上であった場合、ハンダチップ７１も溶融し半田の表面張力により２つに分離する為、テストパット１０６ａ−１０６ｂ間と１０６ｃ−１０６ｄ間は、電気的に非導通となる。
【００４９】
つまり、リフロー炉の本加熱によるプリント配線基板１０３のピーク温度が適正（リフロー炉の本加熱の下限設定温度から上限設定温度の間）であった場合は、リフロー後のテストパット間の状態が、１０６ａ−１０６ｂ間が非導通、１０６ｃ−１０６ｄ間が導通となる。
【００５０】
以上のように、第二の実施例によれば、プリント配線基板１０３がリフロー炉を通過後に、プリント配線基板１０３上のテストパット１０６ａ−１０６ｂ間と１０６ｃ−１０６ｄ間の抵抗値をインサーキットテスタ等で測定することで、プリント配線基板１０３がリフロー炉内において適正温度で加熱されたか否かが容易に判断できる。
【００５１】
（第三の実施例）
図１２は、第三の実施例によるプリント配線基板１１０の上面図である。
【００５２】
プリント配線基板１１０の表面には、第二の実施例の図１０で説明したものと同一形状の２個一組の検査用ランド１１３ａ：１１３ｂ、１１３ｃ：１１３ｄ、１１３ｅ：１１３ｆ、１１３ｇ：１１３ｈと２個一組の部品用ランド１１２ａ：１１２ｂ、１１２ｃ：１１２ｄ、１１２ｅ：１１２ｆ、１１２ｇ：１１２ｈとインサーキットテスタのプローブを接続する為のテストパット１１５ａ、１１５ｂが形成されている。
【００５３】
さらに、検査用ランド１１３（ａ〜ｈ）は一組として、リフロー炉の回路基板温度測定ポイントに配置する。
【００５４】
検査用ランド１１３ａは、配線パターン１１４により検査用ランド１１３ｃ、１１３ｅ、１１３ｇとテストパット１１５ａに接続されている。検査用ランド１１３ｂは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ａに接続されている。検査用ランド１１３ｄは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ｃに接続されている。検査用ランド１１３ｆは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ｅに接続されている。検査用ランド１１３ｈは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ｈに接続されている。部品用ランド１１２ｂは、配線パターン１１４により部品用ランド１１２ｄ、１１２ｆ、１１２ｈとテストパット１１５ｂに接続されている。
この他に、プリント配線基板上には電子部品を搭載するが、図が煩雑となる為図示は省略する。
【００５５】
プリント配線基板１１０上の検査ランド１１３ａ：１１３ｂ、１１３ｃ：１１３ｄ、１１３ｅ：１１３ｆ、１１３ｇ：１１３ｈ、と部品ランド１１２ａ：１１２ｂ、１１２ｃ：１１２ｄ、１１２ｅ：１１２ｆ、１１２ｇ：１１２ｈにクリームはんだを印刷し、検査用ランド１１３ａ：１１３ｂ間にハンダチップ１１６、検査用ランド１１３ｃ：１１３ｄ間にハンダチップ１１７、検査用ランド１１３ｅ：１１３ｆ間にハンダチップ１１８、検査用ランド１１３ｇ：１１３ｈ間にハンダチップ１１９を搭載する。
【００５６】
ハンダチップ１１６、１１７、１１８、１１９の融点温度：Ｔ１１６、Ｔ１１７、Ｔ１１８、Ｔ１１９は、クリームはんだの融点温度＜Ｔ１１６＜Ｔ１１７＜Ｔ１１８＜Ｔ１１９と設定する。（説明の都合上、前記の様に融点温度を設定する。）
また、部品用ランド１１２ａ：１１２ｂ間、１１２ｃ：１１２ｄ間、１１３ｅ：１１３ｆ間、１１３ｇ：１１３ｈ間に抵抗値：Ｒのチップ抵抗１１１を搭載する。
【００５７】
ハンダチップ１１６、１１７，１１８，１１９、チップ抵抗１１１を搭載後、リフロー炉を通過させると、リフロー炉内のプリント配線基板１１０のピーク温度によりテストパット１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値が下記の様に変化する。
【００５８】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がクリームはんだの融点温度未満であった場合、全ての検査ランド１１３（ａ〜ｈ）とハンダチップ１１６、１１７、１１８、１１９及び、全ての部品ランド１１２（ａ〜ｈ）とチップ抵抗１１１は半田付けされない為、テストパット１１５ａ−１１５ｂ間は電気的に非導通となる。
【００５９】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がクリームはんだの融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ１１６の融点温度未満であった場合、全ての検査用ランド１１３（ａ〜ｈ）とハンダチップ１１６、１１７、１１８、１１９及び、全ての部品ランド１１２（ａ〜ｈ）とチップ抵抗１１１は半田付けされ、テストパット１１５ａ−１１５ｂ間には、４つのチップ抵抗１１１が並列に接続されていることになる為、１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値は１／４Ｒとなる。
【００６０】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がハンダチップ１１６融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ１１７の融点温度未満であった場合、ハンダチップ１１６は溶融し半田の表面張力により２つに分離し、検査用ランド１１３ａ−１１３ｂ間は、電気的に非導通になる為、１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値は１／３Ｒとなる。
【００６１】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がハンダチップ１１７融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ１１８の融点温度未満であった場合、ハンダチップ１１６、１１７は溶融し半田の表面張力により２つに分離し、検査用ランド１１３ａ−１１３ｂ間と１１３ｃ−１１３ｄ間は、電気的に非導通になる為、１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値は１／２Ｒとなる。
【００６２】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がハンダチップ１１８融点温度以上であって、かつ、ハンダチップ１１９の融点温度未満であった場合、ハンダチップ１１６、１１７、１１８は溶融し半田の表面張力により２つに分離し、検査用ランド１１３ａ−１１３ｂ間と１１３ｃ−１１３ｄ間と１１３ｅ−１１３ｆ間は、電気的に非導通になる為、１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値はＲとなる。
【００６３】
リフロー炉の加熱でプリント配線基板１１０のピーク温度がハンダチップ１１９融点温度以上であった場合、ハンダチップ１１６、１１７、１１８、１１９は溶融し半田の表面張力により２つに分離し、全ての検査用ランド１１３ａ−１１３ｂ間と１１３ｃ−１１３ｄ間と１１３ｅ−１１３ｆ間と１１３ｇ−１１３ｈ間は、電気的に非導通になる為、１１５ａ−１１５ｂ間も電気的に非導通となる。
【００６４】
以上のように、第三の実施例によれば、プリント配線基板１１０がリフロー炉を通過後に、プリント配線基板１１０上のテストパット１１５ａ−１１５ｂ間の抵抗値をインサーキットテスタ等で測定することで、プリント配線基板１１０がリフロー炉内において加熱された温度が簡易的に測定できる。
【００６５】
ここで、本発明の実施態様を以下に示す。
【００６６】
（実施態様１）本発明の回路基板は、電気、電子回路素子を搭載したプリント配線基板であって、該プリント配線基板に、所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップを搭載し、該ハンダチップの状態により基板及び／またはハンダ温度を判断する手段を有することを特徴とする。
【００６７】
（実施態様２）前記所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップは、融点の異なる複数のハンダチップであることを特徴とする実施態様１に記載の回路基板。
【００６８】
（実施態様３）前記判断する手段は、前記ハンダチップの形状変化により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とする実施態様１または２に記載の回路基板。
【００６９】
（実施態様４）前記判断する手段は、前記ハンダチップと接続されたプリント配線部間のオープン／ショートにより基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とする実施態様１または２に記載の回路基板。
【００７０】
（実施態様５）前記判断する手段は、前記ハンダチップと接続されたプリント配線部間の抵抗値の変化により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とした実施態様１または２に記載の回路基板。
【００７１】
（実施態様６）電気、電子回路素子を搭載したプリント配線基板であって、該プリント配線基板に、所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップを搭載し、該ハンダチップの状態により基板及びハンダ温度を判断することを特徴とする検査方法。
【００７２】
（実施態様７）前記プリント配線基板に融点の異なる複数のハンダチップを搭載し、該ハンダチップの状態により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とする実施態様６に記載の検査方法。
【００７３】
（実施態様８）前記基板及び／またはハンダ温度の判断手段として、前記ハンダチップの形状変化により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とした実施態様６または７に記載の検査方法。
【００７４】
（実施態様９）前記基板及び／またはハンダ温度の判断手段として、前記ハンダチップと接続されたプリント配線部間のオープン／ショートにより基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とした実施態様６または７に記載の検査方法。
【００７５】
（実施態様１０）前記基板及び／またはハンダ温度の判断手段として、前記ハンダチップと接続されたプリント配線部間の抵抗値の変化により基板及び／またはハンダ温度を判断することを特徴とした実施態様６または７に記載の検査方法。
【００７６】
（実施態様１１）実施態様１ないし５のいずれか１項に記載の回路基板を用いたことを特徴とする検査装置。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定温度にて溶断または変形または溶接するハンダチップ、例えば、融点の異なる複数のハンダチップをプリント配線基板上に既存の自動機ラインに組み込まれているチップ搭載機で搭載し、リフロー炉を通過させることで、プリント配線基板の全数に対してリフロー温度が適正であるか否かの確認ができる為、リフロー炉の故障等、不測の事態に対しても迅速に対処でき回路基板の品質確保が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施例によるプリント配線基板の上面図と正面断面図（リフロー前）
【図２】第一の実施例によるプリント配線基板の正面断面図（リフロー後）
【図３】第一の実施例によるプリント配線基板の外観検査概念図（加熱不足）
【図４】第一の実施例によるプリント配線基板の外観検査概念図（適正加熱）
【図５】リフロー炉の概略断面図
【図６】リフロー温度プロファイル
【図７】第一の実施例によるプリント配線基板の上面図
【図８】チップ部品とランドの上面図
【図９】リフロー実装工程の概略構成図
【図１０】第二の実施例によるプリント配線基板の上面図
１０−ａ第二の実施例によるプリント配線基板の正面断面図（リフロー前）
１０−ｂ第二の実施例によるプリント配線基板の正面断面図（リフロー中）
１０−ｃ第二の実施例によるプリント配線基板の正面断面図（リフロー後）
【図１１】第二の実施例によるプリント配線基板の上面図
【図１２】第三の実施例によるプリント配線基板の上面図
【符号の説明】
７０、７１、１１６、１１７、１１８、１１９ハンダチップ
２クリームはんだ
３、１０１（ａ〜ｒ）、１１３（ａ〜ｈ）検査ランド
７５、１０３、１１０プリント配線基板
５、１０４ハンダチップとクリームはんだの混合はんだ
６外観検査機の光源からの光
５０回路基板
５１予備加熱ゾーン
５２本加熱ゾーン
５３冷却ゾーン
５４基板搬送ベルトコンベアー
５５遠赤外線ヒーター
５６温風ファン
５７冷却ファン
５８、９５リフロー炉
７６電子部品
８０チップ部品
８１、１１２（ａ〜ｈ）部品ランド
９０プリント配線基板供給ラック
９１クリームはんだ印刷機
９２クリームはんだ印刷検査機
９３チップ搭載機
９４多機能搭載機
９６回路基板外観検査機
９７回路基板収納ラック
１０２ハンダチップの凹部
１０５、１１４配線パターン
１０６（ａ〜ｄ）、１１５ａ、１１５ｂテストパット
１１１チップ抵抗[0001]
[Industrial applications]
The present invention provides a method for inspecting a circuit board temperature when soldering and mounting a circuit board forming an electric circuit by arranging electric and electronic circuit elements thereon and arranging printed wiring thereon using a heating furnace, and It relates to an inspection device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for circuit boards used in electronic devices such as mobile terminals, chip parts and surface-mounted parts are heated and soldered on a printed wiring board using warm air and far-infrared rays using an automatic machine line that combines devices as shown in FIG. In general, reflow solder mounting is performed.
[0003]
The automatic machine line includes a printed wiring board supply rack 90 for feeding the printed wiring board to the cream solder printing machine 91, and a creamy solder paste (hereinafter referred to as cream solder) in which solder powder and flux are mixed. Cream solder printing machine 91 that prints on the printed circuit board, cream solder printing inspection machine 92 that checks printing defects such as bleeding, blurring, and sagging of the cream solder printed on the printed wiring board by the cream solder printing machine 91; A chip mounting machine 93 for mounting chip components on printed cream solder, a multi-function mounting machine 94 for mounting surface-mounted electronic components, etc., and a circuit board having electronic components mounted on a printed wiring board are heated and heated with far infrared rays. A reflow furnace 95 for heating and soldering, a half of the circuit board coming out of the reflow furnace. The printed circuit board set in the printed circuit board rack 90 includes a circuit board appearance inspection machine 96 for inspecting defects such as bridges and missing parts, and a circuit board storage rack 97 for housing the circuit board after soldering. The entire process of an automatic machine line for cream solder printing, cream solder printing inspection, component mounting, reflow, and circuit board appearance inspection is fully automated up to the circuit board storage rack 97.
[0004]
Further, the reflow furnace 95 generally includes a far-infrared heater 55 for heating the circuit board 50, a hot air fan 56 for circulating hot air, a cooling fan 57 for cooling the circuit board 50 after reflow, as shown in FIG. It is constituted by a belt conveyor 54 that conveys the circuit board 50 from the entrance to the exit of the reflow furnace 58. The reflow furnace 58 is divided into several zones. When the substrate enters from the entrance of the reflow furnace 58, the substrate is preheated and the preheating zone 51 having a state in which the flux in the cream solder is activated, Melt the cream solder and cool the reflowed circuit board 50 using the main heating zone 52 and the cooling fan 57 for soldering the lands on the printed wiring board and the chip components and surface mounted components mounted on the cream solder. Then, the molten solder leaves the reflow furnace through a cooling zone 53 for solidifying the melted solder and reducing the thermal stress of the electronic component.
[0005]
In each zone in the reflow furnace, for example, as shown in the reflow temperature profile in FIG. 6, the temperature of the circuit board is maintained in the range of 150 ° C. to 170 ° C. in the preheating zone, and the peak temperature of the main heating zone is 210 ° C. The setting is made so as to fall within the range of 〜230 ° C. In particular, the peak temperature of this main heating zone is important, and if the peak temperature is lower than the melting point of the cream solder, the cream solder will not melt and the land of the printed wiring board and the electronic components will be in an unconnected state. Failure occurs. If the temperature exceeds the heat-resistant temperature of the electronic component, there is a risk that the wire bonding portion inside the electronic component may come off, or a component defect such as a crack in the plastic package may occur.
[0006]
The setting of this temperature profile is adjusted by the temperature of the heater 55 in each zone and the speed of the belt conveyor 54, but the temperature of the heater 55 is adjusted based on the ambient temperature in the reflow furnace. Does not measure the temperature of the moving circuit board.
[0007]
Before starting the reflow soldering, the temperature on the circuit board is fixed using a circuit board made for temperature measurement to a thermocouple at a temperature measurement point of the circuit board with a heat-resistant tape or the like, and the circuit board is placed in a reflow oven. It flows from the entrance to the exit, and the resistance between the thermocouples is recorded with a pen recorder or the like for measurement. In other words, after confirming the correlation between the temperature setting of the heater 55 of the reflow furnace, the speed setting of the belt conveyor, and the temperature on the circuit board, the ambient temperature in the reflow furnace is adjusted to easily reduce the temperature of the circuit board. Will be managed.
[0008]
However, the temperature profile of each circuit board is different due to the copper foil of the printed board used for the circuit board, the copper plating, the variation in the thickness of the base material, or the accuracy of the temperature control of the reflow furnace.
[0009]
Furthermore, when using lead-free solder such as Sn-3.0Ag-0.5Cu in an effort to eliminate lead from a circuit board, the melting point of the solder is 218 ° C., which is higher than that of conventional eutectic solder. It is necessary to set the profile higher, and it is expected that the difference from the heat resistant temperature of the electronic component will be reduced. Therefore, it is considered that the temperature management of the circuit board becomes more severe, and the necessity of the temperature inspection for each circuit board is considered to increase.
[0010]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-223830
As one of the circuit board temperature inspections, there is a method to measure the circuit board temperature in a reflow furnace simply by taking a configuration with a temperature indicating member on a printed circuit board and measuring the color change of the temperature indicating member after reflow. It is disclosed as Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-223830. In order to realize a configuration in which the printed wiring board is provided with the temperature indicating member, it is necessary to add a new step of applying a temperature indicating material somewhere in the printed board manufacturing process or the circuit board mounting process.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention makes it easy to confirm whether or not the reflow temperature is appropriate for all of the printed wiring boards, and can promptly cope with an unexpected situation, such as a failure in a reflow furnace, thereby ensuring quality. It is an object to provide a circuit board.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The circuit board of the present invention is a printed wiring board on which electric and electronic circuit elements are mounted, and on the printed wiring board, a solder chip to be blown or deformed or welded at a predetermined temperature is mounted, and depending on a state of the solder chip. It is characterized by judging the substrate and solder temperatures.
[0013]
[Action]
In the present invention, a solder having a different melting point may have a length of 1.6 mm × width: 0.8 mm × height: 0.45 mm or a length of 1.0 mm × width: 0. A chip having a shape of 5 mm × height: 0.35 mm is hardened, and the chip-shaped solder is packed in a paper tape and wound on a reel. This is a solder (solder chip) having the same form as a general chip resistor or chip ceramic capacitor. This solder chip is mounted together with other electronic components on a printed wiring board using a chip mounting machine which is always incorporated in a reflow soldering process, and is passed through a reflow furnace to perform soldering. The substrate temperature during reflow is determined based on the state of the solder chips as they come out of the reflow furnace. For example, when a solder chip with the same melting point temperature as the lower limit set temperature of the main heating of the reflow furnace is mounted on a circuit board, and the state of the solder chip is inspected by a change in shape, resistance value, etc., and the solder chip is melted. Determines that the main heating temperature in the reflow furnace was equal to or higher than the lower limit set temperature. In addition, a solder chip having the same melting point as the upper limit set temperature of the main heating of the reflow furnace was mounted on a circuit board, and the state of the solder chip was inspected based on a change in shape, resistance value, etc., and the solder chip was not melted. In this case, it is determined that the main heating temperature in the reflow furnace was lower than the upper limit set temperature.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, 4, 7, and 9.
[0015]
FIG. 7 is a top view of the circuit board according to the first embodiment. A large number of CSPs, QFPs, SOPs, and chip-shaped electronic components 76 are mounted on the surface of the printed wiring board 75. Further, at the circuit board temperature measurement point of the reflow furnace, the solder chip 70 having the same melting point temperature as the lower limit setting temperature of the main heating of the reflow furnace (set above the melting point of the cream solder) and the upper limit of the main heating of the reflow furnace are set. A solder chip 71 having the same melting point as the temperature (set below the heat resistant temperature of the electronic component) is mounted. In addition, a reference hole, a target mark, and the like are necessary for mounting an electronic component on a printed wiring board by a mounting machine, but they are not a main part of the present invention, so that illustration thereof is omitted.
[0016]
Next, a solder chip and a printed wiring board on which the solder chip is mounted will be described with reference to FIGS.
[0017]
FIG. 1 shows a front sectional view and a top view of a printed wiring board 75 and a solder chip 70 mounted on the printed wiring board 75 of the first embodiment.
[0018]
The inspection lands 3 on which the solder chips 70 are mounted are formed on the surface of the printed wiring board 75. The inspection land 3 may be rectangular, but is more preferably circular or elliptical so that the solder chip 70 melts and changes shape significantly. On the inspection land 3, a cream solder 2 for temporarily fixing the solder chip 70 and the inspection land 3 until heated in a reflow furnace is printed.
[0019]
The solder chip 70 is solidified in the same shape as a chip resistor generally called 1005 size, for example, length: 1.0 mm × width: 0.5 mm × height: 0.35 mm. By packaging the solder chip 70 in a paper tape and winding it around a reel. Automatic mounting is enabled by a chip mounting machine 93 in a general automatic machine line as shown in FIG.
[0020]
FIG. 2 is a front sectional view showing a state after heating in the reflow furnace of FIG.
[0021]
When the printed wiring board 75 is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the solder chip 70 by the main heating in the reflow furnace, the solder chip 70 and the cream solder 2 of FIG. 1 are fused to form a dome-shaped mixed solder as shown in FIG. It becomes 5.
[0022]
A judgment is made by a circuit board appearance inspection machine 96 incorporated in the automatic machine line of FIG. 9 as to whether or not the solder chip 70 of FIG. 1 has changed to the dome-shaped mixed solder of FIG. 2 due to the main heating of the reflow furnace. Accordingly, it is possible to determine whether the temperature on the printed wiring board 75 in the reflow furnace is equal to or higher than the melting point of the solder chip 70 or lower than the melting point.
[0023]
Next, a determination method in the circuit board appearance inspection machine will be described with reference to FIGS.
[0024]
The circuit board appearance inspection device irradiates light from directly above the circuit board, detects the light reflected from the circuit board with a CCD etc. placed near the light source, and detects the light on the circuit board based on the intensity and distribution of the light. This is a device that inspects the state of parts (such as missing parts or misalignment) and the state of solder (fillet shape, solder bridge, etc.).
[0025]
When the main heating temperature of the reflow furnace is lower than the melting point of the solder chip 70, the solder chip does not melt and remains in the original cubic shape, and as shown in FIG. When light is irradiated from directly above, most of the light is reflected in the direction of the light source, and the distribution of light becomes almost the same shape as the solder chip 70.
[0026]
When the main heating temperature of the reflow furnace is equal to or higher than the melting point temperature of the solder chip 70, the solder chip 70 is melted into a dome shape, and light is emitted from directly above the mixed solder 5 as shown in FIG. When irradiated, light is reflected in the direction of the light source near the apex of the dome, but the light is reflected off the light source around the dome, so that the light distribution becomes an elliptical shape smaller than the solder chip.
[0027]
The difference in light distribution described above is read by a circuit board appearance inspection device to determine whether or not the solder chip 70 has melted.
[0028]
Next, a method of judging the state of the solder chips and the quality of the main heating temperature of the reflow furnace will be described.
[0029]
When the solder chip 70 is melted, the peak of the main heating temperature of the reflow furnace is equal to or higher than the lower limit set temperature, and it can be determined that the cream solder is sufficiently melted. If the solder chip 70 is not melted, it can be determined that the peak of the main heating temperature of the reflow furnace is lower than the lower limit set temperature, and the cream solder may not be sufficiently melted. When the solder chip 71 is melted, it can be determined that the peak of the main heating temperature of the reflow furnace is equal to or higher than the upper limit set temperature, and there is a possibility that the electronic component has been subjected to thermal stress equal to or higher than the heat resistant temperature. When the solder chip 71 is not melted, it can be determined that the peak of the main heating temperature of the reflow furnace is lower than the upper limit set temperature, and that the electronic component has not been subjected to thermal stress higher than the heat resistant temperature.
[0030]
In other words, when all the solder chips 70 on the printed wiring board 75 are melted and all the solder chips 71 on the printed wiring board 75 are not melted, the temperature of the printed wiring board due to the main heating of the reflow furnace is appropriate. Can be determined.
[0031]
As described above, according to the first embodiment, after the printed wiring board 75 on which the electronic components 76 are mounted passes through the reflow furnace 95, the shapes of the solder chips 70 and the solder chips 71 mounted on the printed wiring board 75 are changed. Is inspected by a circuit board appearance inspection machine, it can be easily determined whether or not the printed wiring board 75 has been heated at an appropriate temperature in the reflow furnace.
[0032]
(Second embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 10 is a front sectional view and a top view of a circuit board according to the second embodiment.
[0033]
Two inspection lands 101a and 101b for mounting the solder chip 70 on the surface of the printed wiring board 103 are formed. The cream solder 2 is printed on the inspection lands 101a and 101b. The solder chip 70 is made of solder having the same melting point as the lower limit temperature of the main heating of the reflow furnace (set to be equal to or higher than the melting point of the cream solder).
[0034]
FIG. 10A shows a state in which the solder chip 70 is mounted on the printed wiring board 103 and heated in a reflow furnace, and the temperature of the printed wiring board 103: Tpwb is lower than the melting point of the cream solder 2 and the cream solder 2 is not melted. It is a front sectional view of a state.
[0035]
Tpwb <melting point temperature of cream solder
FIG. 10B shows that the printed wiring board 103 is heated in a reflow furnace and the temperature of the printed wiring board 103: Tpwb is equal to or higher than the melting point of the cream solder 2 and lower than the melting point of the solder chip 70, and the solder chip 70 is melted. FIG. 4 is a front sectional view in a state where the inspection lands 101a and 101b are soldered to each other by cream solder 2;
[0036]
Melting point temperature of cream solder ≤ Tpwb <melting point temperature of solder chip
FIG. 10C shows that the printed wiring board 103 is heated in a reflow furnace, the temperature of the printed wiring board 103: Tpwb becomes higher than the melting point of the solder chip 70, the solder chip 70 is melted, and the inspection land 101a is formed by surface tension. And FIG. 101b is a front sectional view in a state where it is drawn to and separated into two parts.
[0037]
Melting point temperature of solder tip ≤ Tpwb
That is, when the solder chip 70 is mounted so as to straddle the inspection lands 101a and 101b on the printed wiring board 103 and is heated in a reflow furnace, first, the temperature of the printed wiring board 103 becomes higher than the melting point of the cream solder 2. At this point, the solder chip 70 and the inspection lands 101a and 101b are soldered, and the inspection lands 101a and 101b are electrically connected. In this state, further heating is performed, and when the temperature of the printed wiring board 103 becomes equal to or higher than the melting point of the solder chip 70, the solder chip 70 is melted, attracted to the inspection lands 101a and 101b by the surface tension of the solder, and separated into two. The inspection lands 101a and 101b are electrically disconnected from each other.
[0038]
After the main heating of the reflow furnace, the resistance between the inspection lands 101a and 101b is measured with a measuring device such as an in-circuit tester to determine whether or not the test lands 101a and 101b are electrically connected. It is possible to determine whether the temperature is equal to or higher than the melting point temperature of the solder chip 70.
[0039]
Further, since it is desirable that the solder chip 70 be quickly separated into two parts after melting, the inspection lands 101a and 101b are slightly larger than the land 81 of the chip component 80 (chip resistor, chip ceramic capacitor, etc.) shown in FIG. It is better to do. Further, it is preferable that the solder chip has a concave shape as shown in FIG.
[0040]
FIG. 11 is a top view of the printed wiring board 103 according to the second embodiment.
[0041]
On the surface of the printed wiring board 103, a pair of inspection lands 101a: 101b, 101c: 101d, 101e: 101f, 101g: 101h, 101i: 101j, 101k: 101m, 101n: 101p, 101q: 101r Test pads 106a, 106b, 106c, and 106d for connecting the probes of the circuit tester are formed.
[0042]
Further, the inspection lands 101a: 101b and 101i: 101j are arranged as a set at a circuit board temperature measurement point of the reflow furnace. The inspection lands 101c: 101d and 101k: 101m, 101e: 101f and 101n: 101p, 101g: 101h, and 101q: 101r are similarly arranged. The inspection land 101a is connected to the inspection lands 101c, 101e, 101g and the test pad 106a by a wiring pattern 105. The inspection land 101b is connected to the inspection lands 101d, 101f, 101h and the test pad 106b by a wiring pattern 105. The inspection land 101i is connected to the test pad 106c by a wiring pattern 105. The inspection land 101j is connected to the inspection land 101k by a wiring pattern 105. The inspection land 101m is connected to the inspection land 101n by a wiring pattern 105. The inspection land 101p is connected to the inspection land 101q by a wiring pattern 105. The inspection land 101r is connected to a test pad 106d by a wiring pattern 105.
In addition, electronic components are mounted on the printed wiring board, but the illustration is omitted because the drawing is complicated.
[0043]
A cream solder is printed on the inspection lands 101a: 101b, 101c: 101d, 101e: 101f, 101g: 101h, 101i: 101j, 101k: 101m, 101n: 101p, 101q: 101r on the printed wiring board 103, and the inspection lands. A solder chip 70 having the same melting point as the lower limit setting temperature of the main heating of the reflow furnace (set to be equal to or higher than the melting point of the cream solder) is mounted between 101a: 101b, 101c: 101d, 101e: 101f, and 101g: 101h, and inspected. For mounting lands 101i: 101j, 101k: 101m, 101n: 101p, and 101q: 101r, mounted on a solder chip 71 having the same melting point as the upper limit setting temperature of the main heating of the reflow furnace (set below the heat resistance temperature of electronic components). I do.
[0044]
When the solder chips 70 and 71 are mounted and passed through a reflow furnace, the state between the test pads 106a and 106b and between the test pads 106c and 106d changes as follows depending on the peak temperature of the printed wiring board 103 in the reflow furnace.
[0045]
If the peak temperature of the printed wiring board 103 is lower than the melting point of the cream solder by the heating in the reflow furnace, the test lands 101 and the solder chips 70 and 71 are not soldered, so that the test pads 106a and 106b and 106c and 106d are not soldered. Becomes electrically non-conductive.
[0046]
When the peak temperature of the printed wiring board 103 is equal to or higher than the melting point of the cream solder and lower than the melting point of the solder chip 70 by heating in the reflow furnace, the inspection land 101 and the solder chips 70 and 71 are soldered. The test pads 106a-106b and 106c-106d are electrically connected.
[0047]
When the peak temperature of the printed wiring board 103 is equal to or higher than the melting point of the solder chip 70 and lower than the melting point of the solder chip 71 by heating in the reflow furnace, the solder chip 70 is melted and the solder chip 70 melts due to the surface tension of the solder. Since the test pads 106a and 106b are separated from each other, the test pads 106a and 106b become electrically non-conductive, and the solder chip 71 does not melt at a temperature lower than the melting point.
[0048]
If the peak temperature of the printed wiring board 103 is equal to or higher than the melting point of the solder chip 71 by heating in the reflow furnace, the solder chip 71 is also melted and separated into two by the surface tension of the solder. Between 106c-106d, it becomes electrically non-conductive.
[0049]
That is, when the peak temperature of the printed wiring board 103 due to the main heating of the reflow furnace is appropriate (between the lower limit set temperature and the upper limit set temperature of the main heating of the reflow furnace), the state between the test pads after the reflow becomes: Non-conduction is established between 106a and 106b and conduction is established between 106c and 106d.
[0050]
As described above, according to the second embodiment, after the printed wiring board 103 passes through the reflow furnace, the resistance between the test pads 106a and 106b and between the test pads 106c and 106d on the printed wiring board 103 is measured by an in-circuit tester or the like. , It can be easily determined whether or not the printed wiring board 103 has been heated at an appropriate temperature in the reflow furnace.
[0051]
(Third embodiment)
FIG. 12 is a top view of a printed wiring board 110 according to the third embodiment.
[0052]
On the surface of the printed wiring board 110, a pair of inspection lands 113a: 113b, 113c: 113d, 113e: 113f, 113g: 113h and 113h having the same shape as that described with reference to FIG. Test pads 115a and 115b for connecting a set of individual component lands 112a: 112b, 112c: 112d, 112e: 112f, 112g: 112h and an in-circuit tester probe are formed.
[0053]
Further, the inspection lands 113 (a to h) are arranged as a set at a circuit board temperature measurement point of the reflow furnace.
[0054]
The inspection land 113a is connected to the inspection lands 113c, 113e, 113g and the test pad 115a by a wiring pattern 114. The inspection land 113b is connected to the component land 112a by a wiring pattern 114. The inspection land 113d is connected to the component land 112c by a wiring pattern 114. The inspection land 113f is connected to the component land 112e by a wiring pattern 114. The inspection land 113h is connected to the component land 112h by a wiring pattern 114. The component land 112b is connected to the component lands 112d, 112f, 112h and the test pad 115b by a wiring pattern 114.
In addition, electronic components are mounted on the printed wiring board, but the illustration is omitted because the drawing is complicated.
[0055]
The cream lands are printed on the inspection lands 113a: 113b, 113c: 113d, 113e: 113f, 113g: 113h, and the component lands 112a: 112b, 112c: 112d, 112e: 112f, 112g: 112h on the printed wiring board 110 for inspection. The solder chip 116 is mounted between the test lands 113a and 113b, the solder chip 117 is mounted between the test lands 113c and 113d, the solder chip 118 is mounted between the test lands 113e and 113f, and the solder chip 119 is mounted between the test lands 113g and 113h.
[0056]
The melting points T116, T117, T118, and T119 of the solder chips 116, 117, 118, and 119 are set such that the melting point temperature of the cream solder <T116 <T117 <T118 <T119. (For convenience of explanation, the melting point temperature is set as described above.)
A chip resistor 111 having a resistance value: R is mounted between the component lands 112a: 112b, 112c: 112d, 113e: 113f, and 113g: 113h.
[0057]
After the solder chips 116, 117, 118, and 119 and the chip resistor 111 are mounted and passed through the reflow furnace, the resistance value between the test pads 115a to 115b is determined by the peak temperature of the printed wiring board 110 in the reflow furnace as follows. Change.
[0058]
If the peak temperature of the printed wiring board 110 is lower than the melting point of the cream solder by heating in the reflow furnace, all the inspection lands 113 (a to h), the solder chips 116, 117, 118, 119, and all the component lands Since 112 (a to h) and the chip resistor 111 are not soldered, the test pads 115a to 115b are electrically disconnected.
[0059]
If the peak temperature of the printed wiring board 110 is equal to or higher than the melting point of the cream solder and lower than the melting point of the solder chip 116 by heating in the reflow furnace, all the inspection lands 113 (a to h) and the solder The chips 116, 117, 118, and 119, all the component lands 112 (a to h), and the chip resistors 111 are soldered, and four chip resistors 111 are connected in parallel between the test pads 115a to 115b. Therefore, the resistance value between 115a and 115b is 1 / 4R.
[0060]
When the peak temperature of the printed wiring board 110 is equal to or higher than the melting point of the solder chip 116 and lower than the melting point of the solder chip 117 by heating in the reflow furnace, the solder chip 116 is melted and two points are caused by the surface tension of the solder. And the inspection lands 113a-113b are electrically non-conductive, so that the resistance value between 115a-115b is 1 / 3R.
[0061]
When the peak temperature of the printed wiring board 110 is equal to or higher than the melting point of the solder chip 117 and lower than the melting point of the solder chip 118 due to the heating in the reflow furnace, the solder chips 116 and 117 are melted due to the surface tension of the solder. It is separated into two, and the electrical connection between the inspection lands 113a-113b and the electrical connection between the inspection lands 113c-113d becomes electrically non-conductive. Therefore, the resistance value between 115a-115b becomes 1 / 2R.
[0062]
If the peak temperature of the printed wiring board 110 is equal to or higher than the melting point of the solder chip 118 and lower than the melting point of the solder chip 119 by heating in the reflow furnace, the solder chips 116, 117, and 118 melt and the surface of the solder is melted. It is separated into two by the tension, and between the inspection lands 113a-113b, 113c-113d, and 113e-113f are electrically non-conductive, so that the resistance value between 115a-115b is R.
[0063]
When the peak temperature of the printed wiring board 110 is equal to or higher than the melting point of the solder chip 119 by heating in the reflow furnace, the solder chips 116, 117, 118, and 119 are melted and separated into two by the surface tension of the solder. The electrical connection between the lands 113a-113b, 113c-113d, 113e-113f, and 113g-113h is electrically non-conductive.
[0064]
As described above, according to the third embodiment, after the printed wiring board 110 has passed through the reflow furnace, the resistance between the test pads 115a to 115b on the printed wiring board 110 is measured by an in-circuit tester or the like. In addition, the temperature at which the printed wiring board 110 is heated in the reflow furnace can be easily measured.
[0065]
Here, embodiments of the present invention will be described below.
[0066]
(Embodiment 1) A circuit board of the present invention is a printed wiring board on which electric and electronic circuit elements are mounted, and a solder chip which is blown, deformed, or welded at a predetermined temperature is mounted on the printed wiring board. It is characterized by having means for judging the substrate and / or solder temperature based on the state of the solder chip.
[0067]
(Embodiment 2) The circuit board according to embodiment 1, wherein the solder chips to be blown, deformed, or welded at the predetermined temperature are a plurality of solder chips having different melting points.
[0068]
(Embodiment 3) The circuit board according to embodiment 1 or 2, wherein the judging means judges the substrate and / or solder temperature based on a change in the shape of the solder chip.
[0069]
(Embodiment 4) The circuit according to embodiment 1 or 2, wherein the judging means judges the substrate and / or solder temperature based on an open / short circuit between a printed wiring section connected to the solder chip. substrate.
[0070]
(Embodiment 5) The embodiment 1 or 2, wherein the judging means judges the substrate and / or solder temperature based on a change in the resistance value between a printed wiring portion connected to the solder chip. Circuit board.
[0071]
(Embodiment 6) A printed wiring board on which electric and electronic circuit elements are mounted, wherein a solder chip to be blown, deformed, or welded at a predetermined temperature is mounted on the printed wiring board. An inspection method characterized by determining a solder temperature.
[0072]
(Seventh Embodiment) The inspection method according to the sixth embodiment, wherein a plurality of solder chips having different melting points are mounted on the printed wiring board, and the temperature of the substrate and / or the solder is determined based on the state of the solder chips.
[0073]
(Embodiment 8) The inspection method according to embodiment 6 or 7, wherein the substrate and / or solder temperature is determined based on a change in the shape of the solder chip as the means for determining the substrate and / or solder temperature.
[0074]
(Embodiment 9) As a means for determining the substrate and / or solder temperature, a substrate and / or solder temperature is determined by an open / short circuit between a printed wiring portion connected to the solder chip. Or the inspection method according to 7.
[0075]
(Embodiment 10) An embodiment characterized in that the substrate and / or solder temperature is determined by a change in the resistance value between a printed wiring portion connected to the solder chip as the substrate and / or solder temperature determination means. The inspection method according to 6 or 7.
[0076]
(Embodiment 11) An inspection apparatus using the circuit board according to any one of Embodiments 1 to 5.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a solder chip that is blown, deformed, or welded at a predetermined temperature, for example, a plurality of solder chips having different melting points is incorporated into an existing automatic machine line on a printed wiring board. By mounting it on a chip mounting machine and passing it through a reflow oven, it is possible to check whether the reflow temperature is appropriate for all the printed circuit boards. Can be dealt with promptly and the quality of the circuit board can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view and a front sectional view of a printed wiring board according to a first embodiment (before reflow).
FIG. 2 is a front sectional view of the printed wiring board according to the first embodiment (after reflow).
FIG. 3 is a conceptual diagram of the appearance inspection of the printed wiring board according to the first embodiment (insufficient heating).
FIG. 4 is a conceptual diagram of an appearance inspection of a printed wiring board according to the first embodiment (proper heating).
FIG. 5 is a schematic sectional view of a reflow furnace.
FIG. 6 is a reflow temperature profile.
FIG. 7 is a top view of the printed wiring board according to the first embodiment.
FIG. 8 is a top view of a chip component and a land.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a reflow mounting process.
FIG. 10 is a top view of a printed wiring board according to a second embodiment.
10-a Front Sectional View of Printed Circuit Board According to Second Embodiment (Before Reflow)
10-b Front sectional view of printed wiring board according to second embodiment (during reflow)
10-c Front sectional view of printed wiring board according to second embodiment (after reflow)
FIG. 11 is a top view of a printed wiring board according to a second embodiment.
FIG. 12 is a top view of a printed wiring board according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
70, 71, 116, 117, 118, 119 Solder chips
2 Cream solder
3, 101 (ar), 113 (ah) Inspection land
75, 103, 110 Printed wiring board
5,104 Mixed solder of solder chip and cream solder
6 Light from the light source of the visual inspection machine
50 circuit board
51 Preheating zone
52 heating zones
53 cooling zone
54 Substrate conveyor belt conveyor
55 Far Infrared Heater
56 Hot air fan
57 Cooling fan
58, 95 Reflow furnace
76 Electronic components
80 Chip parts
81, 112 (ah) Parts lands
90 Printed wiring board supply rack
91 cream solder printing machine
92 Cream solder print inspection machine
93 chip loading machine
94 Multi-function machine
96 Circuit board appearance inspection machine
97 Circuit board storage rack
102 Solder chip recess
105, 114 Wiring pattern
106 (ad), 115a, 115b Test pad
111 chip resistor

Claims

A printed wiring board on which electric and electronic circuit elements are mounted, wherein a solder chip to be melted, deformed, or welded at a predetermined temperature is mounted on the printed wiring board, and the board and / or solder temperature is changed according to the state of the solder chip. A circuit board having means for determining.