JP2005159241A - はんだ付け方法及び装置と回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板が変色変質すること無く基板の端子を効率良く加熱でき、端子のはんだ付け及び基板を接合することが同時に可能である。
【解決手段】 保持具２上に載置して保持された第１の被接合材（基板）５の端子５１に第２の被接合材（基板）６の端子６１を重ね合わせて、透明な材料で形成された押圧部３２を有する押圧具３で第２の被接合材を上から押圧した状態で、近赤外線照射部４から照射された近赤外線を押圧部を透過して端子に照射してこれを加熱し、端子同志をはんだ付けする。近赤外線は金属製の端子には良く吸収されるが、樹脂等よりなる被接合材にはあまり吸収されない。そのため、端子同志のはんだ付けと、被接合材同志の接合とを一緒に行える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント基板（ＰＣ）上の複数の端子とフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）上の複数の端子とを同時にはんだ付けするためのはんだ付け方法及び装置に関し、更にはこのはんだ付け方法を用いた回路基板の製造方法に関する。

従来のはんだ付け装置は、図４に示すようなものである。即ち、保持具２上に第１の被接合材（基板）５を載せて保持すると共に、第１の被接合材５上のはんだを付着した端子５１に第２の被接合材（基板）６上の端子６１を重ね合わせ、この上から、抵抗加熱等により所定の温度に加熱される加熱板３１を有する押圧具３をガイド体１０により案内して押圧することで、端子とはんだを加熱し、はんだを溶融して端子同志５１，６１をはんだ付けしていた。

しかしながら、この従来のはんだ付け装置では、第２の被接合材（基板）６の上から加熱板３１で押圧することで、端子とはんだとを加熱していた。この場合、はんだ付け温度に対し樹脂等の材料で形成される基板を接合する温度及び基板の耐熱性温度が低いので、所定温度に加熱した加熱板３１で端子と基板とを加熱すると、基板が焦げて変色変質するという問題があった。

また、基板の上から加熱板を押圧し、加熱板が直接端子に接触して加熱せずに基板を通して端子を加熱するため、端子の加熱に時間が掛かるという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、基板が変色変質することなく基板の端子を効率良く加熱でき、端子同志のはんだ付け及び基板同志を接合することが可能なはんだ付け方法及び装置、並びに回路基板の製造方法を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載されたはんだ付け方法及び装置、並びに回路基板の製造方法を提供する。
請求項１に記載のはんだ付け方法は、保持具上に載置して保持された第１の被接合材の端子に第２の被接合材の端子を重ね合わせて、透明な材料で形成された押圧部を有する押圧具で、第２の被接合材を上から押圧した状態で、近赤外線を押圧部を透過して端子に照射して端子を加熱し、端子同志をはんだ付けするものであり、これにより、第２の被接合材を焦がすことなく効率良く端子を加熱し、はんだ付けを行うことができる。また、第１の被接合材と第２の被接合材とを接合することもできる。

請求項２のはんだ付け方法は、近赤外線の波長を略０．８〜２μｍとしたものであり、これにより、樹脂等よりなる第１及び第２の被接合材をそれ程加熱することもなく、金属製の端子を効率良くはんだ付け温度にまで加熱することができる。

請求項３に記載のはんだ付け装置は、請求項１のはんだ付け方法を実施するための装置であり、第１及び第２の被接合材の端子同志を加熱する加熱源として、帯状の近赤外線を照射する近赤外線照射部を採用し、押圧具がこの近赤外線照射部から照射される近赤外線を透過する透明な材料からなる押圧部を有しているものである。これにより、押圧部内を通して近赤外線を照射して、端子および被接合材を加熱し、端子同志のはんだ付けと被接合材同志の押圧接合が可能となる。

請求項４のはんだ付け装置は、押圧部を石英ガラスで形成したものであり、これにより、近赤外線をほとんど屈折させることなく、直線状に透過させることができ、押圧部を近赤外線の案内通路とし、端子を押圧部で押圧しながら同じ箇所を加熱することができる。
請求項５のはんだ付け装置は、押圧部を近赤外線照射部から第２の被接合材間に位置させたものであり、これにより、近赤外線照射部で照射した近赤外線を効率良く第２の被接合材に照射することができる。

請求項６に記載の回路基板の製造方法は、請求項１のはんだ付け方法を使用して、プリント基板の端子とフレキシブルプリント基板の端子の端子同志をはんだ付けすることによって、回路基板を製造するようにしたものである。

以下、図面に従って本発明の実施の形態のはんだ付け方法及び装置、並びに回路基板の製造方法について説明する。図１は、本発明のはんだ付け装置の概略の三面図（正面図、側面図、平面図）である。本発明のはんだ付け装置１は、基本的には、第１の被接合材（基板）５を載置して保持する保持具２と、第２の被接合材（基板）６を第１の被接合材５に押圧する押圧具３と、第１と第２の被接合材の接合部を加熱する加熱源としての近赤外線照射部４等より構成されている。

保持具２は、ベース７上に台座８を介して設置されている。保持具２には押え具のような保持手段（図示せず）が設けられており、この保持手段によって保持具２上に載置された第１の被接合材５を保持する。なお、保持手段としては、真空吸着のような保持手段を採用することも可能である。
ベース７の両側には、それぞれガイド体１０が直立して設置されており、押圧具３がこれらのガイド体１０に案内されるようになっている。

押圧具３は、第２の被接合材６に当接して押圧する押圧部３２と、ガイド体１０に摺動可能に嵌合される嵌合部３３とを有している。押圧部３２は、後に詳述する近赤外線照射部４から照射される近赤外線を透過するために、透明な材料から形成される。この透明な材料は、近赤外線を透過する物質であれば良いが、好適には石英ガラスが用いられる。

加熱源である近赤外線照射部４は、直線状のランプ部４１、反射ミラー４２及びカバー体４３とから構成され、市販されているものが使用される。この近赤外線照射部４には、これを冷却するランプ冷却ユニット９と、近赤外線の照射を制御する制御部１１とが接続されている。ランプ冷却ユニット９は、ポンプ９１と冷却水タンク９２とを含んでおり、ポンプ９１によって冷却水を近赤外線照射部４と冷却水タンク９２間を循環させることで、近赤外線照射部４を冷却する。近赤外線照射部４は、押圧具３の上方にその高さが調整可能に配置され、両者は一体的に昇降するように構成されている。また、押圧具３の押圧部３２によって、保持具２上の第１の被接合材５の端子５１に第２の被接合材６の端子６１を重ね合わせて押圧したときに、近赤外線照射部４から照射される近赤外線が押圧部３２を透過して略端子同志の接合部に一直線上に焦点を結ぶように、近赤外線照射部４は押圧部３の上方に配置される。

近赤外線照射部４から照射される近赤外線の波長は、略０．８〜２μｍのものを採用する。これは、図２に示すように、略０．８〜２μｍの波長の赤外線は、金属に吸収され易く、樹脂、水等に吸収されにくい特性があるからである。これにより、金属製である端子５１，６１を高温に加熱できる一方で、樹脂よりなる被接合材５，６を低い温度に抑えることが可能となる。

また、加熱時に第１の被接合材５と第２の被接合材６の接合部を加圧する必要があるため、本発明のはんだ付け装置１には、例えば図１に示すような押圧具３とベース７間に加圧用の引張りバネ１２が設けられており、このバネ圧によって、押圧部３２が第２の被接合材６を加圧するようにしてもよいし、又は図示しないエアシリンダ機構により、押圧具３を加圧するようにしてもよい。
更に、押圧部３２と第２の被接合材５との間にポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））のシート１３を介在させるようにしてもよい。これにより、押圧部３２が第２の被接合材５に付着するのを防止することができる。

次に、上記構成よりなる本発明のはんだ付け装置の作動（はんだ付け方法）について説明する。
まず、第１の被接合材５のはんだを付着した端子５１が上部に位置するように、保持具２上に第１の被接合材５を載置して、保持手段によってこれを保持する。次に、第１の被接合材５の端子５１の上に第２の被接合材６の端子６１を、端子同志５１，６１が重ね合わせられるようにセットする。

次いで、図示されないエアシリンダ装置のような昇降手段によって押圧具３をガイド体１０に沿って降下させ、押圧具３の透明な押圧部３２が第２の被接合材６に当接した時点で、加圧用の引張りバネ１２をセットして第２の被接合材６の端子６１をバネ圧で加圧し、第２の被接合材６の端子６１を第１の被接合材５の端子５１に押圧する。

このように、押圧具３の押圧部３２で両被接合材５，６の端子５１，６１を押圧した状態で、近赤外線照射部４から近赤外線を、押圧部３２を透過して端子５１，６１に照射してこれを加熱する。端子５１，６１は、近赤外線を吸収してはんだ付け温度まで加熱され、端子同志５１，６１のはんだ付けが行われる。一方、両被接合材５，６、特に第２の被接合材６は、近赤外線を吸収しにくい樹脂等の材料で形成されているので、加熱が抑えられ、焦げが生じることもない。また、場合によっては、両被接合材５，６が接合される。
なお、近赤外線照射部４の近赤外線の照射が終了後、ランプ冷却ユニット９が作動し、近赤外線照射部４の冷却が行われる。

図３は、本発明の実施例である回路基板の製造方法によって製造された回路基板を示している。この回路基板の製造方法では、第１の被接合材５としてプリント基板５Ａを使用し、第２の被接合材６としてフレキシブルプリント基板６Ａを使用している以外、先に詳述した実施の形態のはんだ付け方法をそのまま利用したものである。即ち、プリント基板５Ａの端子にフレキシブルプリント基板６Ａの端子を重ね合わせて、押圧具３の押圧部３２で押圧した状態で、近赤外線照射部４から近赤外線を押圧部３２を透過して照射することで、端子同志のはんだ付けと基板同志５Ａ，６Ａの接合とが一緒に行われる。これにより、プリント基板５Ａの端子とフレキシブルプリント基板６Ａの端子とがはんだ付けされ、プリント基板５Ａとフレキシブルプリント基板６Ａとが接合され、両者が一体となった回路基板が形成される。

以上説明したように、本発明では、押圧具の押圧部を透明な材料で形成すると共に、加熱源として近赤外線照射部からの近赤外線を利用することで、被接合材を過度に加熱することなく、端子をはんだ付け温度にまで加熱することを可能としたものであり、端子と被接合材を直接効率良く加熱でき、端子のはんだ付けと被接合材の接合とを同時に行うことができる。

本発明の実施の形態のはんだ付け装置の概略三面図（正面図、側面図、平面図）である。 赤外線の吸収分布を示すグラフである。 本発明の実施例である回路基板の製造方法によって製造された回路基板の斜視図である。 従来のはんだ付け装置の概略側面図と正面図である。

符号の説明

１…はんだ付け装置
２…保持具
３…押圧具
３２…押圧部
３３…嵌合部
４…近赤外線照射部
５…第１の被接合材
５１…端子
５Ａ…プリント基板
６…第２の被接合材
６１…端子
６Ａ…フレキシブルプリント基板
９…ランプ冷却ユニット
１０…ガイド体
１１…制御部
１２…引張りバネ

Claims (6)

1. 第１の被接合材の端子と第２の被接合材の端子とを加熱してはんだ付けするはんだ付け方法において、
   保持具上に載置して保持された前記第１の被接合材の端子に前記第２の被接合材の端子を重ね合わせて、透明な材料で形成された押圧部を有する押圧具で、前記第２の被接合材を上から押圧した状態で、近赤外線を前記押圧部を透過して端子に照射して端子を加熱し、端子同志をはんだ付けすることを特徴とするはんだ付け方法。
2. 前記近赤外線の波長が、略０．８〜２μｍであることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け方法。
3. 第１の被接合材を載置して保持する保持具と、
   第２の被接合材を前記第１の被接合材に押圧する押圧具と、
   前記第１の被接合材の端子と前記第２の被接合材の端子との接合部を加熱するための加熱源と、
   を有し、端子同志を加熱してはんだ付けするはんだ付け装置において、
   前記加熱源が、帯状の近赤外線を照射する近赤外線照射部からなり、前記押圧具が、前記近赤外線照射部から照射される近赤外線を透過する透明な材料からなる押圧部を有していることを特徴とするはんだ付け装置。
4. 前記押圧部が、石英ガラスからなることを特徴とする請求項３に記載のはんだ付け装置。
5. 前記押圧部が、前記近赤外線照射部から前記第２の被接合材間に位置することを特徴とする請求項３又は４に記載のはんだ付け装置。
6. プリント基板の端子とフレキシブルプリント基板の端子とをはんだ付けして形成する回路基板の製造方法において、
   保持具上に載置して保持された前記プリント基板の端子に、前記フレキシブルプリント基板の端子を重ね合わせて、透明な材料で形成された押圧部を有する押圧具で前記フレキシブルプリント基板を上から押圧した状態で、近赤外線を前記押圧部を透過して端子に照射して端子を加熱し、端子同志をはんだ付けすることにより形成する回路基板の製造方法。

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