JP2009004527A

JP2009004527A - フローはんだ付用治具

Info

Publication number: JP2009004527A
Application number: JP2007163404A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Ueda; 淑之植田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2009-01-08

Abstract

【課題】確実にリード端子とプリント配線基板とのはんだ接合を行い、濡れ不良による接続不良、ブリッジ不良等のないフローはんだ付用治具を得ることを目的とする。
【解決手段】プリント配線板２に電子部品４を搭載してはんだ付を行うフローはんだ付用治具１であって、プリント配線板２が載置され、電子部品４の挿入部分に対応する箇所に開口部１０３を有する載置部１００を有し、開口部１０３の側面は載置部１００の載置面１００ａから載置部下方に向けて開口が広くなるテーパ面１０３ａから成る。
【選択図】図４

Description

この発明は、プリント配線板に実装された挿入部品をフローはんだ付工法によりはんだ付する際に使用されるフローはんだ付用治具に関するものである。

従来のフローはんだ付用治具は、プリント配線基板にフローはんだ付用治具を取り付けた場合にはんだ付を行う電子部品のリード端子とスルーホールが存在する箇所に対応して開口部が設けられ、開口部の側壁のうち、プリント配線基板の搬送方向の上流側の側壁は、はんだに濡れる材料によって構成されるはんだ濡れ部を有している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−４１０３８号公報（段落番号[００１５]、図４−１〜図４−６等）

従来のフローはんだ付用治具では、スルーホールが存在する箇所に開口部を設け、開口部の側壁にはんだ濡れ部を有する。そのため、はんだ濡れ部にはんだ材料が引きつけられ、搬送方向に対して最も上流側に存在する２つの隣り合うランド間でブリッジが発生することを防止することができる。しかしながら、開口部はフローはんだ付用治具に設置されるプリント配線基板に対して垂直に設けられているため、すなわち、はんだ材料の進行方向に対して開口部が垂直であるため、開口部のはんだ導入口付近ではんだ材料の流れが乱れてしまうことが考えられる。これにより、はんだ材料が開口部へ導入されにくく、リード端子とスルーホール間へのはんだの導入も困難であった。また、開口部内へはんだ材料が導入されないことにより、スルーホール付近の入熱不足によるはんだの濡れ不良が生じ、リード端子のはんだ付が確実に行われず、接触不良等が発生するという問題があった。また、プリント配線基板と開口部の側壁が垂直に接するため、導入されたはんだ材料は開口部内においても流れが乱れ、搬送方向に従うように（すなわち搬送方向と逆方向に）はんだ材料が移動しにくいことが考えられる。そのため、開口部内ではんだ材料が滞ることによりブリッジ不良が生じてしまうという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、確実にリード端子とプリント配線基板とのはんだ接合を行い、濡れ不良による接続不良、ブリッジ不良等のないフローはんだ付用治具を得ることを目的とする。

この発明のフローはんだ付用治具は、プリント配線板に挿入部品を搭載してはんだ付を行うフローはんだ付用治具である。このフローはんだ付用治具は、プリント配線板が載置され、挿入部品の挿入部分に対応する箇所に開口部を有する載置部を有し、開口部の側面は載置部の載置面から載置部下方に向けて開口が広くなるテーパ面から成るものである。

また、この発明のフローはんだ付用治具は、プリント配線板に挿入部品を搭載してはんだ付を行うフローはんだ付用治具である。このフローはんだ付用治具は、プリント配線板が載置され、挿入部品の挿入部分に対応する箇所およびこの挿入部分につながりプリント配線板に設けられた配線部に対応する箇所に開口部を有する載置部を有し、開口部の側面は載置部の載置面から載置部下方に向けて開口が広くなるテーパ面から成るものである。

この発明によれば、プリント配線板が載置され、挿入部品の挿入部分に対応する箇所に開口部を有する載置部を有し、開口部の側面は載置部の載置面から載置部下方に向けて開口が広くなるテーパ面から成るため、はんだ材料をテーパ面を介して滑らかに開口部へ引き込むことができ、入熱不足による濡れ不良、ブリッジ不良、接触不良等を防止してプリント配線板と挿入部品とのはんだ接合を確実に行うことができる。

また、この発明によれば、プリント配線板が載置され、挿入部品の挿入部分に対応する箇所およびこの挿入部分につながりプリント配線板に設けられた配線部に対応する箇所に開口部を有する載置部を有し、開口部の側面は載置部の載置面から載置部下方に向けて開口が広くなるテーパ面から成るため、はんだ材料をテーパ面を介して滑らかに開口部へ引き込むことができ、入熱不足による濡れ不良、ブリッジ不良、接触不良等を防止してプリント配線板と挿入部品とのはんだ接合を確実に行うことができる。また、挿入部品の挿入部分とそれにつながる配線部をはんだ材料により加熱することができ、溶融はんだが配線部に熱を奪われることにより生じるはんだの濡れ不良を防止し、接触不良等のない確実なはんだ接合を行うことができる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるフローはんだ付用治具の構成を示す平面図であり、プリント配線板が装着された状態を示す。図２は図１の一部拡大図であり、図３はこのフローはんだ付用治具を裏側からみた底面図、図４は図１、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う部分断面図である。
図１〜４において、フローはんだ付用治具１は、プリント配線板２を載置する載置部１００と、載置部１００を囲むように段状に設けられプリント配線板２を周囲から保持する枠部１０１と、枠部１０１に設けられプリント配線板２を載置部１００に固定するための基板押さえ爪１０２とを有している。枠部１０１はプリント配線板２の形状に対応するように形成されており、フローはんだ付用治具１の搬送時にプリント配線板２が水平方向にずれることを防止する。

プリント配線板２のはんだ付面２０１には、あらかじめはんだ付等により表面実装部品３が実装されている。また、プリント配線板２には挿入部品としての電子部品４が配置される位置にスルーホール２０２が設けられており、電子部品４のリード端子４０１がスルーホール２０２に挿入されている。そして、スルーホール２０２の周囲にはリード端子４０１をはんだ付するためのランド２０３が備えられている。なお、図２は図１の電子部品４部分を拡大したものであり、図２に示すように本実施の形態１では電子部品４はリード端子４０１を２本備えており、このリード端子４０１の位置に対応してスルーホール２０２が２箇所設けられている。

載置部１００は、プリント配線板２が載置された際に電子部品４の挿入部分に対応する箇所に載置部１００を貫通する開口部１０３を有し、開口部１０３の側面は載置部１００の載置面１００ａから載置部１００の下方へ向けて開口が徐々に広くなるようなテーパ面１０３ａにより形成されている。さらにテーパ面１０３ａには、該側面を覆うようにはんだに濡れる材料からなるはんだ濡れ部１０４が備えられている。はんだに濡れる材料としては、例えば、銅、鉄、ニッケルなどが挙げられる。
また、載置部１００のプリント配線板２に実装された表面実装部品３に対応する箇所には、表面実装部品３を収容する凹部からなるマスク部１０５が形成されている。マスク部１０５は後述するフローはんだ付の際に溶融はんだが表面実装部品３に接触して脱落等してしまうことを防止している。

次に、フローはんだ付の工法の一例を説明する。
まず、あらかじめ表面実装部品３が実装され、電子部品４がスルーホール２０２に挿入されたプリント配線板２を、フローはんだ付用治具１の載置部１００に載置し、基板押さえ爪１０２によってプリント配線板２をフローはんだ付用治具１に固定する（図１参照）。プリント配線板２がフローはんだ付用治具１の所定位置に固定されると、電子部品４とプリント配線板２とがはんだ付される付近のはんだ付面２０１が開口部１０３に露出するような形になる（図４参照）。

次に、図５に示すように、プリント配線板２が装着されたフローはんだ付用治具１を、図示しないフローはんだ槽から噴流する溶融はんだ５上を搬送方向（図５中矢印Ａの方向）に搬送する。ここで、図５はフローはんだ付の工程を説明するものであり、フローはんだ付用治具１の開口部１０３が溶融はんだ５上の位置にくるまで搬送された状態を示している。なお、図５の溶融はんだ５内に記した矢印Ｂはフローはんだ槽から噴流する溶融はんだ５の基本の流れを示している。
図５では紙面右から左へ向けてフローはんだ付用治具１が搬送されているため、溶融はんだ５は開口部１０３の紙面左側のテーパ面１０３ａに備えられたはんだ濡れ部１０４を介して滑らかに開口部１０３へ引き込まれる。そして、フローはんだ付用治具１がさらに左へ搬送されるに従い、開口部１０３内は溶融はんだ５に満たされ、プリント配線板２に設けられたランド２０３に引き込まれるように、スルーホール２０２とリード端子４０１間の隙間に溶融はんだ５が流れ込む。さらにフローはんだ付用治具１が左へ搬送され開口部１０３が溶融はんだ５上を通過するが、この時、ランド２０３付近の溶融はんだ５は紙面右側のはんだ濡れ部１０４に引っ張られ、余分な溶融はんだがランド２０３から取り除かれる。そして、このテーパ面１０３ａに備えられたはんだ濡れ部１０４を介して滑らかに開口部１０３から開口部１０３の外へ流れ出る。

なお、基板押さえ爪１０２は、このフローはんだ付工程において、溶融はんだ５の熱によるプリント配線板２の熱膨張による反りを防止し、反った際に発生する開口部１０３とプリント配線板２との隙間から溶融はんだ５が流れ込むことを防止する機能を有しており、同様の機能を有するものであれば形状等はどのようなものであってもよい。
また、溶融はんだ５上をプリント配線板２に実装された表面実装部品３が通過する際には、マスク部１０５によって、溶融はんだ５が表面実装部品３に接触し脱落等が発生することを防止している。

以上のように、本実施の形態１は、プリント配線板２が載置され、電子部品４の挿入部分に対応する箇所に開口部１０３を有する載置部１００を有し、開口部１０３の側面は載置部１００の載置面１００ａから載置部１００下方に向けて開口が広くなるテーパ面１０３ａから成る。このため、溶融はんだ５をテーパ面１０３ａを介して滑らかに開口部１０３へ引き込むことができ、引き込まれた溶融はんだ５がスルーホール２０２とリード端子４０１間へ確実に導入される。そして、入熱不足による濡れ不良、ブリッジ不良、接触不良等を防止してプリント配線板２と電子部品４のはんだ接合を確実に行うことができる。

すなわち、開口部１０３の側面をテーパ面１０３ａとしたことで、溶融はんだ５の導入口、すなわち開口部１０３の下方側にいくに従い、テーパ面１０３ａとランド２０３やリード端子４０１との距離を広く確保することができる。また、開口部１０３の導入口付近における溶融はんだ５の流れを乱さないため、溶融はんだ５を滑らかに開口部１０３へ導入することができる。これにより、開口部１０３内が溶融はんだ５で確実に満たされ、スルーホール２０２とリード端子４０１間への溶融はんだ５の導入も促進される。
また、テーパ面１０３ａと開口部１０３に露出するプリント配線板２のはんだ付面２０１との角度が鈍角となるため、開口部１０３内に導入される溶融はんだ５が、搬送方向下流側のテーパ面１０３ａからはんだ付面２０１付近を経由し上流側のテーパ面１０３ａに沿って滑らかに流動し、開口部１０３内で溶融はんだ５の流れが乱れるのを防ぐことができる。すなわち、例えば図５の状態において説明すると、開口部１０３内で溶融はんだ５が紙面左から右へ流動しやすい（図５の矢印Ｃ参照）。従って、溶融はんだ５がリード端子４０１やランド２０３付近で滞ることを防ぐとともに、開口部１０３内の溶融はんだ５の流速の低下を防ぎ、ブリッジ不良の発生を抑制することができる。
また、テーパ面１０３ａによって開口部１０３が下へいくほど広がるため、開口部１０３内の容積が大きくなり、噴流する溶融はんだ５が開口部１０３内に満たされた際に下方から上方への圧力が増加するため、開口部１０３内に引き込まれた溶融はんだ５が下方から押圧され、スルーホール２０２付近での濡れ不良を抑制してスルーホール２０２とリード端子４０１間へのはんだの導入をより促進する。

さらに、開口部１０３の側面をテーパ面１０３ａとするだけでなく、このテーパ面１０３ａにはんだ濡れ部１０４を備える構成とすれば、開口部１０３が溶融はんだ５上から離れる際には、リード端子４０１やランド２０３付近の余分な溶融はんだ５は、はんだ濡れ部１０４に引き寄せられて容易に取り除かれる。このため、隣接するリード端子４０１間とのブリッジを防ぐことができる。また、はんだ濡れ部１０４に引き寄せられた溶融はんだ５についても、テーパ面１０３ａのはんだ濡れ部１０４を介して滑らかに開口部外へ流れ出る。このため、溶融はんだ５が開口部１０３内に取り残されることを防ぐ。

従って、上述の通り、本実施の形態１では、フローはんだ付工程における、濡れ不良、ブリッジ不良、接触不良等を防止し、確実にはんだ接合を行うことができる。

なお、図６はテーパ面１０３ａの角度θを変えてフローはんだ付を行った場合に、ブリッジ不良の発生との関係を示す実験結果である。テーパ面１０３ａの角度θとは、図４のテーパ面１０３ａ付近を一部拡大した図７に示すように、プリント配線板２とテーパ面１０３ａとのなす角度θ（載置部１００側）である。
図６に示すように、角度θを４５°にすればブリッジ不良の発生は３０％以下となり、角度θが３０°で６％以下、角度θが１５°ではブリッジ不良が発生しないという実験データが得られている。

実施の形態２．
実施の形態１ではプリント配線板にベタパターンが配設されていなかったが、この実施の形態２はプリント配線板にベタパターンが配設されている。
ここで、プリント配線板のはんだ付面にベタパターンが設けられているような場合には、開口部を電子部品の挿入部分に対応する箇所にのみ設ける構成では、溶融状態のはんだ材料の熱が導体幅の広いベタパターン部分へ奪われてしまう。このため、熱不足による濡れ不良等により、接触不良等のない確実なはんだ接合を行うことが困難となることが考えられる。従って、本実施の形態２は、ベタパターンが配設された場合においても、容易で確実なはんだ接合が可能なフローはんだ付用治具を得るものである。

図８は本実施の形態２で使用されるプリント配線板を裏面側、すなわちはんだ付面側からみた底面図、図９はこのプリント配線板を装着した本実施の形態２のフローはんだ付用具を裏側からみた底面図、図１０は図９のＸ−Ｘ線に沿う部分断面図である。なお、実施の形態１と同一の部分については同一の符号を付し説明は省略する。

図８〜図１０において、プリント配線板２には電子部品４がスルーホール２０２を介して挿入され、このスルーホール２０２付近からは通過電流値が大きく導体幅が広いベタパターン２０４が配設されている。そして、載置部１００は、プリント配線板２が載置された際に電子部品４の挿入部分すなわちスルーホール２０２に対応する箇所と、スルーホール２０２につながる配線部としてのベタパターン２０４に対応する箇所に、載置部１００を貫通する開口部１０３を有している。実施の形態１と同様、開口部１０３の側面は載置部１００の載置面１００ａから載置部１００の下方へ向けて開口が徐々にひろくなるようなテーパ面１０３ａにより形成され、さらにテーパ面１０３ａにははんだ濡れ部１０４が備えられている。

以上のように本実施の形態２は、プリント配線板２が載置され、電子部品４の挿入部分に対応する箇所およびこの挿入部分につながりプリント配線板２に設けられたベタパターン２０４に対応する箇所に開口部１０３を有する載置部１００を有し、開口部１０３の側面は載置部１００の載置面１００ａから載置部１００下方に向けて開口が広くなるテーパ面１０３ａから成る。このため、上記実施の形態１と同様の効果を有すると共に、電子部品４の挿入部分とともにそれにつながるベタパターン２０４を溶融はんだ５により加熱することができる。したがって、溶融はんだ５がベタパターン２０４を介して熱を奪われることにより生じるはんだの濡れ不良を防止し、接触不良等のない確実なはんだ接合を行うことができる。

この発明の実施の形態１におけるフローはんだ付用治具の構成を示す平面図であり、プリント配線板が装着された状態を示す。図１の電子部品部分を拡大した一部拡大図を示す。図１のフローはんだ付用治具を裏側からみた底面図を示す。図１、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う部分断面図を示す。フローはんだ付の工程を説明するための断面図を示す。テーパ面の角度とブリッジ不良発生との関係の実験結果を示す。図４のテーパ面付近を拡大した一部拡大図を示す。この発明の実施の形態２でフローはんだ付用治具に装着されるプリント配線板を裏側からみた底面図を示す。図８のプリント配線板を装着した本実施の形態２のフローはんだ付用具を裏側からみた底面図を示す。図９におけるＸ−Ｘ線に沿う部分断面図を示す。

符号の説明

１フローはんだ付用治具、２プリント配線板、４電子部品（挿入部品）、
１００載置部、１００ａ載置面、１０３開口部、１０３ａテーパ面、
１０４はんだ濡れ部、２０４ベタパターン（配線部）。

Claims

プリント配線板に挿入部品を搭載してはんだ付を行うフローはんだ付用治具であって、上記フローはんだ付用治具は、上記プリント配線板が載置され、上記挿入部品の挿入部分に対応する箇所に開口部を有する載置部を有し、上記開口部の側面は上記載置部の載置面から載置部下方に向けて開口が広くなるテーパ面から成ることを特徴とするフローはんだ付用治具。
プリント配線板に挿入部品を搭載してはんだ付を行うフローはんだ付用治具であって、上記フローはんだ付用治具は、上記プリント配線板が載置され、上記挿入部品の挿入部分に対応する箇所および上記挿入部分につながり上記プリント配線板に設けられた配線部に対応する箇所に開口部を有する載置部を有し、上記開口部の側面は上記載置部の載置面から載置部下方に向けて開口が広くなるテーパ面から成ることを特徴とするフローはんだ付用治具。
上記テーパ面には、はんだが濡れる材料から成るはんだ濡れ部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフローはんだ付用治具。