JP2008263065A - プリント配線基板取り付け台 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント配線基板を熱処理する際に用いる治具であり、熱処理時にプリント配線基板に反りが発生する問題を解決し、かつプリント配線基板上に半田付けされる電子部品に影響を与えないことを目的とする。
【解決手段】筒部１４の空洞の底部にマグネット９を配置したサポートピンＡ６とマグネットを持たないサポートピンＢ７、磁性材料からなる押えピン８を備え、二種類のサポートピンでプリント配線基板１を支持し、押えピン８をプリント配線基板１に設けられた穴部１０に貫通して当該押えピン８の先端と前者サポートピンＡの底部マグネット９の着磁力によりプリント配線基板を挟持することにより、より強い力で熱処理するプリント配線基板を固定できるとともに、プリント配線基板にストレスを与えないでプリント配線基板に発生する反りを抑制し、半田付けされる電子部品にも影響を与えない。
【選択図】図４

Description

本発明は、プリント配線基板を熱処理する際に、プリント配線基板に反りが発生しないようにしたプリント配線基板取り付け台に関するものである。

近年、電子部品をプリント配線基板に半田付けする際にリフロー半田付け装置が使用されている。リフロー半田付け装置は、プリント配線基板に予め半田ペーストを塗布し、その上に電子部品を載せてプリント配線基板を加熱することで、その半田を溶解させ半田付けを行う装置である。一般的にプリント配線基板材料として使用されるガラスエポキシ材の軟化温度は約１２０℃前後であるために、リフロー半田付け装置での加熱の際に、搭載された部品の自重等で反りが発生してしまう。さらに、昨今、無鉛半田が使用され、一般的な無鉛半田は、鉛入り半田に比べ、融点が高く、リフロー半田付け工程において、リフロー半田付け装置内のヒータ設定温度が高くなることにより、プリント配線基板の反りをより促進する傾向にある。

以下に従来のリフロー半田付けの際のプリント配線基板の反り防止のためのプリント配線取り付け台について説明する。

従来、プリント配線基板の反り防止のためのプリント配線取り付け台は特許文献１に記載されたものが知られている。

従来技術のプリント配線基板反り防止機構を図１１に示す。

１は熱処理するプリント配線基板であり、２はプリント配線基板１を固定するためのマグネットである。３はプリント配線基板１を載置し支持するための平板であり、４は平板３に複数のマグネット２が内蔵している反り防止用治具である。５は反り防止用治具４に内蔵されたマグネット２に対応した位置のプリント配線基板１上に載置され、プリント配線基板を固定するためのマグネットである。

以上のように構成された従来のプリント配線基板反り防止のためのプリント配線基板取り付け台について、以下その動作について説明する。

反り防止用治具４にプリント配線基板１を重ね合わせ、マグネット２を反り防止用治具に内蔵されたマグネット５に対応した位置のプリント配線基板１上に載置する。反り防止用治具４に埋め込まれたマグネット２とプリント基板１上のマグネット５との間の引力によってプリント基板１を反り防止用治具４に固定することで、プリント配線基板１に反りが発生するのを防止する。
特開２００２−３６８３８８号公報（段落番号［０００９］）

しかしながら上記の従来の構成では、マグネット２とマグネット５が直接接触していないので、プリント配線基板を挟み込む力が弱いという問題点を有していた。

また、マグネットと電子部品との間の距離が近いため、実装される電子部品が半田が溶融している状態ではマグネットの磁力に引き寄せられて実装位置がずれるという問題点を有していた。

また、プリント配線基板の反り防止治具が平板であったため、両面実装ができないという問題点を有していた。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、プリント配線基盤を固定する力が強く、実装される電子部品がマグネットの磁気の影響を受けず、両面実装にも対応できるプリント配線基板の反りを防止するプリント配線基板取り付け台を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、高温の炉内で電子部品を半田付けするプリント配線基板を支持するプリント配線基板取り付け台であって、筒部の空洞底部にマグネットを配置したサポートピンＡと、
磁性材料からなり、前記プリント配線基板に設けられた基板穴を貫通させ、前記サポートピンＡに配置したマグネットとの着磁力により前記プリント配線基板を挟時し固定する押えピンとを備えたことを特徴としたプリント配線基板取り付け台としたものであり、プリント配線基板を上下から磁力で固定し、熱処理時にプリント配線基板の反りの発生を防止するという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、前記プリント配線基板を高温炉内で軟化して実装電子部品の重量で反る方向とは逆方向に支持するサポートピンＢをさらに備えたことを特徴とした請求項１記載のプリント配線基板取り付け台としたものであり、熱処理時にプリント配線基板の反りの発生を防止するという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、前記サポートピンＡの筒部の空洞底部に配置したマグネット端部から空洞開口部までの距離は、前記サポートピンＡの筒部の空洞開口部上に載置したプリント配線基板に実装された電子部品に対してマグネットの磁力の影響が及ばない程度に保たれていることを特徴とした請求項１記載のプリント配線基板取り付け台としたものであり、マグネットとプリント配線基板上の電子部品との間に距離をとることで、マグネットの電子部品に対する影響を抑制するという作用を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、前記押えピンのピン部径は前記サポートピンＡの筒部空洞の径より短くして、前記押えピンのピン部を前記サポートピンＡの筒部の空洞に挿入したときに前記押えピンのピン部と前記サポートピンＡの筒部の空洞内壁との間に隙間を形成するように構成したことを特徴とした請求項１記載のプリント配線基板取り付け台
としたものであり、プリント配線基板膨張時のプリント配線基板の固定の際にプリント配線基板の面方向にストレスを与えないという作用を有する。

請求項５に記載の発明は、前記プリント配線基板に設けられた基板穴の穴径に対して前記押えピンのピン部径を小さくし、前記基板穴と前記押えピンとの間に隙間が形成されることを特徴とした請求項１記載のプリント配線基板取り付け台としたものであり、プリント配線基板膨張時のプリント配線基板の固定の際にプリント配線基板の面方向にストレスを与えないという作用を有する。

請求項６に記載の発明は、前記押えピンと前記サポートピンＡにより前記プリント配線基板を挟持したときに、前記押えピンの首下と前記サポートピンＡの筒部空洞の開口部との間隔が前記プリント配線基板の厚みより長いことにより前記押えピンの頭部と前記プリント配線基板との間に隙間を形成するように構成したこと特徴とする請求項１記載のプリント配線基板取り付け台としたものであり、プリント配線基板膨張時のプリント配線基板の固定の際にプリント配線基板の厚み方向にストレスを与えないという作用を有する。

本発明の請求項７に記載の発明は、前記押えピンに係合して取り付け、首下長さ、首下のピン部直径を変えることのできるアタッチメントと、前記押えピンの首下長さ、首下のピン部直径に対応して、前記サポートピンＡに係合して取り付け可能なアタッチメントと、
前記押えピンの首下長さに対応して前記サポートピンＢの首下長さを変更できる取り変え可能なアタッチメントとをそれぞれ備えること特徴とする請求項１記載のプリント配線基板取り付け台としたものであり、コストを下げて、プリント配線基板とマグネットの関係を最適化できるという作用を有する。

以上のように本発明は、より強い力で熱処理するプリント配線基板を固定できるとともに、プリント配線基板にストレスを与えないでプリント配線基板に発生する反りを抑制し、半田付けされる電子部品に影響を与えないという優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態１について、図１から図４を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の半田を実装するプリント配線板を支持するプリント配線基板取り付け台の一例を示す斜視図であります。

図２は本発明の図１のサポートピンＡ上に熱処理されるプリント基板１を乗せた斜視図であります。

図３は本発明の図２における断面図であります。

図４は本発明の図３における拡大図であります。

図１〜図４において、１は熱処理を行うプリント配線基板である。

６は柱状の空洞底部にマグネット９を配置し、プリント配線基板１を支持、固定を行うサポートピンＡであり、台部１３と筒部１４からなる。マグネット端部９から筒部１４の空洞開口部までの距離はマグネット９の磁力の影響が及ばない程度に保たれている。

７はプリント配線基板を支持するためのサポートピンＢである。サポートピンＡ６，サポートピンＢ７としては、好ましくは金属または、樹脂により構成される。金属としては、例えばアルミニウム合金、鉄等が使用でき、特にアルミニウム合金は磁化しにくく、耐熱性がある点から好ましい。

８はプリント配線基板１に設けられた基板穴を貫通させ、サポートピンＡ６に配置したマグネットとでプリント配線基板１を挟時し、固定するための磁性材料からなる押えピンで、好ましくはステンレススチール材（ＳＳ材）により形成される。押えピン８は頭部１５と首下部１６、またはピン部１６からなる。また、プリント配線基板１の厚みに応じて押えピン８の首下長さの異なる種類のものを複数用意されている。

９はサポートピンＡ６の空洞底部に配置され、押えピン８と共にプリント配線基板を挟み込んで固定を行うマグネットであり、例えば、コバルト磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石等が用いられる。特に、コバルト磁石は保持力が強く、熱に強いという点から好ましい。プリント配線基板を固定する押えピン８は、図３のように、マグネット９に接触するように載置される。

１０はプリント配線基板１に押えピン８を貫通させるための基板穴である。容易に押えピン８が着脱できるように押えピン８より大きめの穴であることが好ましい。

１１は押えピン８とサポートピンＡ６の筒部１４の空洞内壁との間にできる隙間である。１２は押えピン８の頭部とプリント配線基板１との間にできる隙間である。

以上のように構成されたにプリント配線基板取り付け台ついて、図１から図４を用いてその動作を説明する。

サポートピンＡ６，サポートピンＢ７でプリント配線基板１を支持し、サポートピンＡ６に内蔵されたマグネット９と押えピン８に発生する磁力によってプリント配線基板１を固定するものである。

プリント配線基板を高温の炉内で熱処理を行うと軟化して実装されている部品の重量で図では下方に反るように変形するが、サポートピンＢ７に支持されているので下方の反りは抑制できる。

また、マグネット９がサポートピンＡ６の筒部１４の空洞底部に埋め込んで配置しており、プリント配線基板１とマグネット９の間に一定の距離を設けている。従来技術では半田がペースト状、または炉内で溶融状態のときには実装されるリードにニッケルメッキを施してある電子部品や、ペライト素材のような磁性材料を用いているコイル等の電子部品がマグネット９の磁力によって引き寄せられ、実装位置がずれてしまう不具合が発生していたが、本発明のプリント配線基板取り付け台ではプリント配線基板１とマグネット９の間に一定の距離を設けているのでこのような影響をなくすことができる。

また、押えピン８の首下長さの異なる種類のものが複数用意されているのでプリント配線基板１とマグネット９の間の距離は押えピン８の首下長さを変えることで任意に設定できる。

従来技術ではプリント配線基板１下面に載置し支持するための平板があり、実装部品を配置できなかったが、本発明のプリント配線基板取り付け台ではサポートピンＡ６，サポートピンＢ７により支持されておりサポートピンＡ６，サポートピンＢ７、押さえピン８がプリント配線基板１と当接する位置を除き両面に電子部品が実装されているプリント配線基板にも使用できる。

また、プリント配線基板１に押えピン８を貫通させるための基板穴１０を設けることにより、押えピン８を他の電子部品と同様にマウンタで配置することができるようにしている。

また、押えピン８のピン径はサポートピンＡ６の筒部１４の空洞の径より短くし、押えピン８のピン部１６をサポートピンＡ６の筒部１４の空洞に挿入したときに押えピン８のピン部１６とサポートピンＡの筒部１４の空洞内壁との間に隙間１１ができるように構成する。このように、押えピン８とサポートピンＡ６の筒部１４の空洞内壁との間に隙間１１を設けることで、面方向のプリント配線基板の膨張を逃がし、プリント配線基板１にストレスを与えないようにしている。この隙間１１により反りを防止することができる。

同様の理由によりプリント配線基板１に設けられた基板穴１０の穴径に対して押えピン８のピン部径を小さくし、基板穴１０と押えピン８との間に隙間が形成する。

また、押えピン８とサポートピンＡ６によりプリント配線基板１を挟持したときに、押えピン８の頭部の首下１６とサポートピンＡ６の筒部１４の空洞開口部との間隔をプリント配線基板１の厚みより長くしている。これにより、押えピン８の頭部とプリント配線基板１との間に隙間１２を形成することにより、プリント配線基板１の厚み方向の膨張を逃し、プリント配線基板１にストレスを与えないようにしている。この隙間１２により反りを防止することができる。

以上のように本実施の形態によれば、サポートピンＡ６，サポートピンＢ７によるプリント配線基板の支持に加え、サポートピンＡ６に対向して、プリント配線基板１に設けた穴に貫通することができる磁性材料からなる押えピン８を設けることにより、押えピン８とマグネット９を接触させることができるため、強い力でプリント配線基板１を固定することができ、熱処理過程に発生するプリント配線基板１の熱変形を抑制することで、プリント配線基板１に発生する反りを防止することができる。

また、マグネット９がサポートピンＡ６の筒部１４の空洞底部に配置することで、プリント配線基板１とマグネット９の間に一定の距離を設けることにより磁性材料を用いた電子部品がマグネット９の磁力によって引き寄せられ、実装位置がずれるというような影響をなくすことができる。

また、サポートピンＡ６，サポートピンＢ７によりプリント配線基板１を支持するために両面の電子部品実装が可能となる。

また、隙間１１、隙間１２を設けることで、プリント配線基板１の面方向、厚み方向の膨張分を各隙間へ逃がし、プリント配線基板１の反りを防止することができる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図５から図１０を用いて説明する。

図５は本発明のサポートピン上にプリント配線基板を載せた断面図である。

図６は本発明のサポートピンＡ６にサポートピンの長さを変えることができるアタッチメントＣを装着させた図である。

図５、図６において、１は熱処理を行うプリント配線基板、６はプリント配線基板１の支持、固定を行うマグネットを内蔵したサポートピンＡで、７はプリント配線基板を支持するためのサポートピンＢである。８はプリント配線基板１を固定するための磁性材料からなる押えピンで、９はプリント配線基板の固定を行うマグネットである。１６はサポートピンの長さを変えるアタッチメントＣである。

図７は本発明のサポートピンＡ６にサポートピンの穴径を小さくするアタッチメントＤを装着させた図である。

図７において１７はサポートピンＡ６の穴径を小さくできるアタッチメントＤであり、好ましくは金属または、樹脂により構成される。金属としては、例えばアルミニウム合金、鉄等が使用でき、特に、アルミニウム合金は入手が容易で、加工し易く軽量で、さらに磁化しにくく、耐熱性がある点から好ましい。

図８は本発明のサポートピンＢ７に長さを変えることのできるアタッチメントＥを装着させた図である。

図８において１８はサポートピンの長さを変えることのできるアタッチメントＥであり、好ましくは金属または、樹脂により構成される。金属としては、例えばアルミニウム合金、鉄等が使用でき、特に、アルミニウム合金は入手が容易で、加工し易く軽量で、さらに磁化しにくく、耐熱性がある点から好ましい。

図９は本発明の押えピン８にアタッチメントＦ、Ｆ′を装着させた図である。

図９においてアタッチメントＦ、Ｆ′１９は押えピン８の先に装着することで、押えピン４の長さを変えたり、先の径を変えることのできるアタッチメントであり、磁性材料からなり、好ましくはＳＳ材により形成される。

図１０は押えピンの拡大図である。

図１０において２０は押えピンの頭で、２１は押えピンの頭に差し込むことができる押えピンの足部である。押えピンの頭２０は非磁性材料からなり、押えピンの足２１は磁性材料からなる。

図５は図３の構成と同様なものである。図３の構成と異なるのは図６、図７、図８、図９であり、サポートピンＡ６、サポートピンＢ７や押えピン８にアタッチメントＣ１６、アタッチメントＤ１７、アタッチメントＥ１８、アタッチメントＦ、Ｆ′１９、押えピンの頭２０、押えピンの足２１からなる押さえピンを装着することで、サポートピンＡ６、サポートピンＢ７や押えピン８の長さや太さの違うものを用意しなくても、アタッチメントを用意するだけで、ピンの長さや太さを変えられるようにした点である。

以上のように構成されたプリント配線基板取り付け台について、以下その動作を説明する。

サポートピンＡ６、サポートピンＢ７でプリント配線基板１を支持し、サポートピンＡ６に内蔵されたマグネット９と押えピン８に発生する磁力によってプリント配線基板１を固定するものである。

サポートピンＡ６、サポートピンＢ７はアタッチメントＣ１６，アタッチメントＤ１７，アタッチメントＥ１８によってその長さや穴径を変更することができるものである。また押えピン８はアタッチメントＦ、Ｆ′１９によってその長さや径を変更できるものである。または、押えピンを頭部２０より足部２１を取り替え可能することでその長さや径を変更できるものである。

以上のように本実施の形態によれば、サポートピンＡ６、サポートピンＢ７や押えピン８に対して、アタッチメントＣ１６，アタッチメントＤ１７，アタッチメントＥ１８及び、アタッチメントＦ、Ｆ′１９を設けることや、押えピン８に頭部２０より足部２１を取り替え可能することにより、サポートピンＡ６、サポートピンＢ７や押えピン８の長さや径を変える際に、複数のピンを用意する必要がなくなり、コスト削減を図ることができる。

なお、以上の説明では押えピンのアタッチメントＦ、Ｆ′１９は磁性材料、サポートピンＡ６に内蔵されるのはマグネット９としたが、アタッチメントＦ、Ｆ′１９はマグネット、サポートピンＡ６に内蔵されるものを磁性材料としてもよい。

本発明にかかるプリント配線基板取り付け台は、より強い力で熱処理するプリント配線基板を固定できるとともに、プリント配線基板にストレスを与えないでプリント配線基板に発生する反りを抑制し、半田付けされる電子部品に影響を与えないという効果を有し、半田付けするプリント配線基板の反り防止に関したプリント配線基板取り付け台等として有用である。

本発明の半田を実装するプリント配線板を支持するプリント配線基板取り付け台の一例を示す斜視図 本発明の図１のサポートピン上に熱処理されるプリント基板１を乗せた斜視図 本発明の図２における断面図 本発明の図３における拡大図 本発明のサポートピン上にプリント配線基板を載せた断面図 本発明のサポートピンＡにサポートピンの長さを変えることができるアタッチメントを装着させた図 本発明のサポートピンＡにサポートピンの穴径を小さくするアタッチメントを装着させた図 本発明のサポートピンＢ７に長さを変えることのできるアタッチメントを装着させた図 本発明の押えピン８にアタッチメントを装着させた図 従来のプリント配線基板反り防止機構の図 従来技術のプリント配線基板反り防止機構を示す図

符号の説明

１ プリント配線基板
６ マグネットを内蔵したサポートピンＡ
７ サポートピンＢ
８ 押えピン
９ マグネット
１０ プリント配線基板穴部
１３ サポートピンＡの台部
１４ サポートピンＡの筒部
１５ 押えピンの頭部
１６ 押えピンの首下、またはピン部

Claims (7)

1. 高温の炉内で電子部品を半田付けするプリント配線基板を支持するプリント配線基板取り付け台であって、筒部の空洞底部にマグネットを配置したサポートピンＡと、磁性材料からなり、前記プリント配線基板に設けられた基板穴を貫通させ、前記サポートピンＡに配置したマグネットとの着磁力により前記プリント配線基板を挟時し固定する押えピンとを備えたことを特徴としたプリント配線基板取り付け台。
2. 前記プリント配線基板を高温炉内で軟化して実装電子部品の重量で反る方向とは逆方向に支持するサポートピンＢをさらに備えたことを特徴とした請求項１記載のプリント配線基板取り付け台。
3. 前記サポートピンＡの筒部の空洞底部に配置したマグネット端部から空洞開口部までの距離は、前記サポートピンＡの筒部の空洞開口部上に載置したプリント配線基板に実装された電子部品に対してマグネットの磁力の影響が及ばない程度に保たれていることを特徴とした請求項１記載のプリント配線基板取り付け台。
4. 前記押えピンのピン部径は前記サポートピンＡの筒部空洞の径より短くして、前記押えピンのピン部を前記サポートピンＡの筒部の空洞に挿入したときに前記押えピンのピン部と前記サポートピンＡの筒部の空洞内壁との間に隙間を形成するように構成したことを特徴とした請求項１記載のプリント配線基板取り付け台。
5. 前記プリント配線基板に設けられた基板穴の穴径に対して前記押えピンのピン部径を小さくし、前記基板穴と前記押えピンとの間に隙間が形成されることを特徴とした請求項１記載のプリント配線基板取り付け台。
6. 前記押えピンと前記サポートピンＡにより前記プリント配線基板を挟持したときに、前記押えピンの首下と前記サポートピンＡの筒部空洞の開口部との間隔が前記プリント配線基板の厚みより長いことにより前記押えピンの頭部と前記プリント配線基板との間に隙間を形成するように構成したこと特徴とする請求項１記載のプリント配線基板取り付け台。
7. 前記押えピンに係合して取り付け、首下長さ、首下のピン部直径を変えることのできるアタッチメントと、
   前記押えピンの首下長さ、首下のピン部直径に対応して、前記サポートピンＡに係合して取り付け可能なアタッチメントと、
   前記押えピンの首下長さに対応して前記サポートピンＢの首下長さを変更できる取り変え可能なアタッチメントと
   をそれぞれ備えること特徴とする請求項１記載のプリント配線基板取り付け台。

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