JP2009088260A - Soldering carrier and soldering method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品の基板に対する接合のために行われるフロー方式のはんだ付けに際し、電子部品を搭載した基板の搬送に用いられるはんだ付け用キャリアおよびはんだ付け方法に関する。 The present invention relates to a soldering carrier and a soldering method used for transporting a substrate on which an electronic component is mounted in the soldering of a flow method performed for joining an electronic component to a substrate.
従来、主にリードタイプの電子部品（以下単に「電子部品」という。）のプリント配線板（以下「基板」という。）に対する接合に際して、いわゆるフロー方式のはんだ付けが行われている（例えば、特許文献１参照。）。フロー方式のはんだ付けは、一般的には次のようにして行われる。
すなわち、フロー方式のはんだ付けにおいては、はんだ槽に貯溜されている溶融状態のはんだ（溶融はんだ）が、ノズル等によって上向きに噴出させられる。このノズルから噴出する溶融はんだに対して、電子部品を搭載した基板が、ロボットやコンベア等の搬送手段によって所定のはんだ付け位置に搬送される。これにより、ノズルから噴出する溶融はんだの噴流に、基板が接触させられ、基板におけるはんだ付けによる接合箇所を含む部分に必要量のはんだが供給され、電子部品が基板に接合される。フロー方式のはんだ付けには、基板に対して全面的に溶融はんだが接触させられる方式のものや、溶融はんだが基板における接合箇所に局所的に接触させられる局所フロー方式と呼ばれるものがある。
Conventionally, so-called flow-type soldering is mainly performed when joining lead-type electronic components (hereinafter simply referred to as “electronic components”) to a printed wiring board (hereinafter referred to as “substrate”) (for example, patents). Reference 1). The flow type soldering is generally performed as follows.
That is, in the flow type soldering, the molten solder (molten solder) stored in the solder bath is ejected upward by a nozzle or the like. With respect to the molten solder ejected from the nozzle, a substrate on which electronic components are mounted is transported to a predetermined soldering position by transport means such as a robot or a conveyor. As a result, the substrate is brought into contact with a jet of molten solder ejected from the nozzle, and a necessary amount of solder is supplied to a portion including a joint portion by soldering on the substrate, and the electronic component is joined to the substrate. The flow type soldering includes a method in which the molten solder is brought into contact with the entire surface of the substrate, and a method called a local flow method in which the molten solder is brought into local contact with a joint portion on the substrate.
フロー方式のはんだ付けにおいては、一般的に、電子部品を搭載した基板（以下「ワーク」という。）の搬送に際して、例えば耐熱性樹脂などにより板状に構成されるキャリア（パレット等とも称される。）が用いられる。
すなわち、フロー方式のはんだ付けに際しては、ワークを保持した状態のキャリアが、ロボットやコンベア等の搬送手段によって、所定のはんだ付け位置に搬送される。そして、キャリアに保持された状態のワークに対して、ノズルから噴出する溶融はんだが接触することとなる。このため、キャリアは、その保持した状態のワークに対する溶融はんだの接触を許容するための開口部を有する。
In the flow type soldering, a carrier (also referred to as a pallet or the like) generally configured in a plate shape with, for example, a heat-resistant resin is used for transporting a board (hereinafter referred to as “work”) on which electronic components are mounted. .) Is used.
That is, during flow soldering, the carrier holding the workpiece is transported to a predetermined soldering position by transporting means such as a robot or a conveyor. Then, the molten solder ejected from the nozzle comes into contact with the workpiece held by the carrier. For this reason, the carrier has an opening for allowing the molten solder to contact the workpiece in the held state.
具体的には、例えば、板状のキャリアが、その上面側にワークを保持した状態で、ノズルから上向きに噴出する溶融はんだに対して上方に位置するように搬送される態様とする。かかる態様においては、板状の部材として構成されるキャリアが、その上面側にワークを保持するとともに、ワークにおける接合箇所を含む部分に対応する位置に、前記開口部を有することとなる。そして、ノズルから噴出する溶融はんだが、ワークを保持したキャリアの下面側から、開口部を介してワークに接触することとなる。 Specifically, for example, the plate-like carrier is transported so as to be positioned above the molten solder ejected upward from the nozzle while holding the workpiece on the upper surface side. In such an aspect, the carrier configured as a plate-like member holds the workpiece on the upper surface side, and has the opening at a position corresponding to the portion including the joint portion in the workpiece. Then, the molten solder ejected from the nozzle comes into contact with the workpiece through the opening from the lower surface side of the carrier holding the workpiece.
このようにして行われるフロー方式のはんだ付けにおいては、電子部品から延出されて隣り合うリード同士がはんだにより接続された状態となるはんだブリッジや、溶融はんだがつらら状に垂れ下がった状態で固まることで生じるはんだつらら等の、はんだ品質の不具合が発生しやすい。こうしたはんだ品質の不具合は、ワークが用いられて構成される電子制御部品の品質低下や生産性低下等の原因となる。 In the flow type soldering performed in this way, the solder bridge that extends from the electronic component and the adjacent leads are connected to each other by the solder, or the molten solder is hardened in a icicle-like state. Insufficient solder quality, such as solder icicles, produced in Such a defect in the solder quality causes a decrease in the quality and productivity of an electronic control part constituted by using the workpiece.
そこで、特許文献１には、フロー方式のはんだ付けにおいて生じるはんだ品質の不具合について、はんだブリッジを防止するための技術が開示されている。具体的には、特許文献１には、はんだ付けマスク（前記キャリアに相当）の開口部の端部に、網状や針状の隙間構造物が取り付けられる構成が開示されている。かかる構成により、フロー方式のはんだ付けにおいて、余分なはんだが表面張力によって隙間構造物に引き寄せられることから、はんだブリッジの発生が防止される。
しかし、特許文献１に開示の構成においては、次のような問題が生じると考えられる。すなわち、前記のとおりはんだ付けマスクに取り付けられる隙間構造物は、網状あるいは針状であるため、その隙間が残留したはんだや汚れ等によって塞がる場合があると考えられる。かかる場合、隙間構造物による機能を維持するためのメンテナンスの必要性が生じる。また、前記隙間構造物が網状あるいは針状であることから、十分な強度や耐久性の確保が困難であると考えられる。
Therefore,
However, the configuration disclosed in
ところで、前述のようなはんだ品質の不具合が発生する主な原因として、ワーク（詳細にはその接合箇所）に対する加熱量が過多となること（ワークの過熱）がある。逆に、ワークに対する加熱量が不足すると、はんだ付けによる接合が不十分になる等の不具合が生じる。したがって、ワークに対する加熱量が最適となることで、はんだ付けによる十分な接合が行われるとともに、はんだ品質の不具合の発生が防止できる。こうしたワークに対する加熱量は、ワークに接触する溶融はんだの量や流れ等に依存する。 By the way, the main cause of the above-described defect in solder quality is that the amount of heat applied to the workpiece (specifically, the joint location) becomes excessive (overheating of the workpiece). On the contrary, when the heating amount with respect to the workpiece is insufficient, problems such as insufficient joining by soldering occur. Therefore, by optimizing the amount of heating to the workpiece, sufficient joining by soldering is performed, and occurrence of defects in solder quality can be prevented. The amount of heating for such a workpiece depends on the amount and flow of molten solder in contact with the workpiece.
このため、フロー方式のはんだ付けにおいては、はんだ付け条件（ノズルからの溶融はんだの噴流の高さ、噴流するはんだに対するワークの移動速度（搬送速度）や移動角度（搬送角度）やはんだに接触した状態での一時的な停止の有無、ワークの予熱の程度等）の調整・変更等によって、はんだ品質の不具合を防止してはんだ品質の向上を図ることができると考えられる。しかし、はんだ付け条件の調整等のみによっては、はんだ品質の不具合を防止してはんだ品質の向上を図ることに限界がある。 For this reason, in the soldering of the flow method, the soldering conditions (the height of the jet of molten solder from the nozzle, the moving speed (conveying speed) of the workpiece with respect to the flowing solder, the moving angle (conveying angle)) It is considered that the solder quality can be improved and the solder quality can be improved by adjusting / changing the presence / absence of temporary stop in the state, the degree of preheating of the workpiece, etc.). However, depending only on the adjustment of the soldering conditions and the like, there is a limit in improving the solder quality by preventing the solder quality defect.
また、ワークには、その製品の特性（基板における配線パターンの太さや形状等に基づく熱容量の分布、基板を貫通するリードの配列、基板を構成する内層の厚さ等）が存在する。このため、製品の特性によっては、一つのワークにおける異なる部分間、あるいは異なるワーク間において、同じような加熱量が与えられたとしても、同じようなはんだ品質を得ることが不可能な場合がある。そして、こうした製品の特性は、前述のようなはんだ付け条件の調整等によってはんだ品質の向上を図ることに限界を生じさせる原因となる。 Also, the workpiece has characteristics of the product (distribution of heat capacity based on the thickness and shape of the wiring pattern on the substrate, the arrangement of leads penetrating the substrate, the thickness of the inner layer constituting the substrate, etc.). For this reason, depending on the characteristics of the product, it may not be possible to obtain the same solder quality even if the same amount of heating is applied between different parts of one workpiece or between different workpieces. . Such product characteristics cause a limit in improving the solder quality by adjusting the soldering conditions as described above.
以上のことから、フロー方式のはんだ付けにおいて、はんだ品質の不具合を防止してはんだ品質の向上を図るためには、ワークに対する加熱量が、製品の特性に応じて部位毎に制御されることが必要となる。しかし、従来のフロー方式のはんだ付けにおいては、前記のようなワークに対する加熱量の制御を行うことが困難である。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、フロー方式のはんだ付けにおいて、ワークに接触する溶融はんだによるワークの過熱によって生じる、はんだブリッジやはんだつらら等のはんだ品質の不具合を防止することができ、はんだ品質の向上を図ることができるはんだ付け用キャリアおよびはんだ付け方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and the problem to be solved is a solder bridge or the like caused by overheating of the work due to molten solder in contact with the work in the flow method soldering. An object of the present invention is to provide a soldering carrier and a soldering method capable of preventing defects in solder quality such as solder icicles and improving solder quality.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems will be described.
すなわち、請求項１においては、略板状の部分でありその一面側に、はんだ付けによる接合箇所を有するワークを保持する保持部と、該保持部に保持された状態の前記ワークに対する該保持部の他面側からの溶融はんだの接触を許容する開口部とを有するはんだ付け用キャリアであって、前記開口部に、前記ワークの特性に応じて、前記溶融はんだの接触を部分的に規制するマスク部を有するものである。
That is, in
請求項２においては、請求項１に記載のはんだ付け用キャリアにおいて、前記マスク部は、前記保持部に対して、前記保持部における前記他面側の面位置に対して距離を隔てるように薄くなる薄板部を有するものである。 According to a second aspect of the present invention, in the soldering carrier according to the first aspect, the mask portion is thin relative to the holding portion with respect to a surface position on the other surface side of the holding portion. A thin plate portion.
請求項３においては、請求項１または請求項２に記載のはんだ付け用キャリアにおいて、前記ワークは、溶融はんだが接触する側の面部であるはんだ接触側面部に対して、溶融はんだの接触に備えてフラックスが塗布されるものであり、前記マスク部は、前記はんだ接触側面部との間に、該はんだ接触側面部に塗布されたフラックスを前記マスク部の縁端から前記開口部の外側へ浸入させる毛細管現象が生じない程度に小さい隙間を形成するものである。 According to a third aspect of the present invention, in the soldering carrier according to the first or second aspect, the work is prepared for contact of the molten solder with respect to a solder contact side surface portion which is a surface portion on the side where the molten solder contacts. The flux is applied to the mask part, and the flux applied to the solder contact side part enters the outside of the opening from the edge of the mask part between the solder contact side part and the mask part. A gap that is small enough to prevent capillary action is generated.
請求項４においては、略板状の部分でありその一面側に、はんだ付けによる接合箇所を有するワークを保持する保持部と、該保持部に保持された状態の前記ワークに対する該保持部の他面側からの溶融はんだの接触を許容する開口部とを有するキャリアを用いるはんだ付け方法であって、前記開口部の形状を、前記ワークの特性に応じた形状とすることにより、溶融はんだによる前記ワークに対する加熱量の調整を行うものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a holding portion for holding a work having a joint portion by soldering on one side of the substantially plate-like portion, and the holding portion for the work held by the holding portion. A soldering method using a carrier having an opening that allows contact of the molten solder from the surface side, wherein the shape of the opening is a shape according to the characteristics of the workpiece, whereby the molten solder The amount of heating for the workpiece is adjusted.
請求項５においては、請求項４に記載のはんだ付け方法において、前記開口部の形状には、前記開口部の開口形状と、前記開口部を形成する部分の縁端部についての厚さ方向の断面形状とが含まれるものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the soldering method according to the fourth aspect, the shape of the opening includes an opening shape of the opening and a thickness direction of an edge portion of a portion forming the opening. The cross-sectional shape is included.
請求項６においては、請求項４または請求項５に記載のはんだ付け方法において、前記ワークにおける溶融はんだが接触する側の面部であるはんだ接触側面部に対して溶融はんだを接触させる前に、前記はんだ接触側面部に、前記開口部を介してフラックスを塗布する工程を備え、前記開口部の縁端部と、前記はんだ接触側面部との間を、該はんだ接触側面部に塗布されたフラックスを前記縁端部から前記開口部の外側へ浸入させる毛細管現象が生じない程度に離間させるものである。
In
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、フロー方式のはんだ付けにおいて、ワークに接触する溶融はんだによるワークの過熱によって生じる、はんだブリッジやはんだつらら等のはんだ品質の不具合を防止することができ、はんだ品質の向上を図ることができる。
As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
That is, according to the present invention, in the flow method soldering, it is possible to prevent a solder quality defect such as a solder bridge or a solder icicle caused by overheating of the work due to the molten solder contacting the work, thereby improving the solder quality. Can be achieved.
本発明は、フロー方式のはんだ付けにおいて、ワークを搬送するために用いられるはんだ付け用キャリア（以下単に「キャリア」という。）が、その保持した状態のワークに対する溶融はんだ（溶融状態のはんだ）の接触を許容するために有する開口部についての形状を工夫することにより、溶融はんだからのワークに対する加熱量を調整し、はんだ品質の不具合を防止しようとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。 According to the present invention, in flow-type soldering, a soldering carrier (hereinafter simply referred to as “carrier”) used for conveying a workpiece is a molten solder (solder in a molten state) with respect to the held workpiece. By devising the shape of the opening to allow contact, the amount of heat applied to the workpiece from the molten solder is adjusted to prevent problems in solder quality. Embodiments of the present invention will be described below.
図１〜図４に示すように、本実施形態に係るキャリア１は、全体として板状の部材として構成される。キャリア１は、その一側面に、ワーク１０を保持する。以下の説明においては、キャリア１について、ワーク１０が保持される側の面を上面とし、その反対側の面を下面とする。
As shown in FIGS. 1-4, the
本実施形態において、キャリア１に保持されるワーク１０は、矩形状のプリント配線板（以下「基板」という。）１１と、この基板１１に対してはんだ付けにより接合されるリードタイプの電子部品（リード部品）であるコネクタ１２とを有する。
In the present embodiment, a
基板１１には、複数のスルーホール１３が設けられている。スルーホール１３は、基板１１に形成された貫通孔に、銅箔等で形成されるランド１３ａ（図３参照）を有するものである。
コネクタ１２は、基板１１の一面側に搭載される。以下の説明においては、基板１１について、コネクタ１２が搭載される側の面を表面とし、その反対側の面を裏面とする。
The
The
コネクタ１２は、コネクタ本体部１２ａと、このコネクタ本体部１２ａから延出される複数本のリード１４とを有する。リード１４は、基板１１のスルーホール１３を貫通する。つまり、リード１４は、基板１１の表面側から裏面側に向けてスルーホール１３に挿通される。
図３および図４に示すように、コネクタ１２は、そのコネクタ本体部１２ａが、基板１１に対してネジ１５により固定されることで、基板１１に対して保持される。コネクタ本体部１２ａを基板１１に対して固定するネジ１５は、基板１１の裏面側から、基板１１を介してコネクタ本体部１２ａに螺挿される。
The
As shown in FIGS. 3 and 4, the
コネクタ１２は、スルーホール１３を貫通した状態のリード１４が、はんだ付けによってスルーホール１３（のランド１３ａ）に接続されることにより、基板１１に対して接合される。コネクタ１２の基板１１に対する接合に際しては、フロー方式のはんだ付けが行われる。フロー方式のはんだ付けに際しては、前記のとおりキャリア１が用いられる。
The
フロー方式のはんだ付けに際しては、基板１１に対して、コネクタ１２がネジ１５によって固定されるとともに、リード１４がスルーホール１３に挿入された状態となることで、ワーク１０が構成される。このワーク１０が、キャリア１の上面側に対して基板１１の裏面が対向する状態で、キャリア１に保持される。キャリア１は、ワーク１０を保持するための保持部２を有する。つまり、キャリア１において、ワーク１０の保持に用いられる部分が、保持部２となる。
When the flow type soldering is performed, the
ワーク１０のキャリア１に対する保持に際しては、図１および図２に示すように、キャリア１において保持部２に設けられる位置決めピン４が用いられる。位置決めピン４は、キャリア１の上面において上向きに突出する。すなわち、キャリア１に設けられる位置決めピン４に対応して、ワーク１０側においては、基板１１に、ピン挿通孔１６が形成される。このピン挿通孔１６に対して、キャリア１の上面において突出する位置決めピン４が挿通することにより、ワーク１０のキャリア１に対する位置決め保持が行われる。また、図示は省略するが、キャリア１においては、ワーク１０の保持を確実にするためのチャック機構等が適宜備えられる。
When the
なお、キャリア１にワーク１０を保持するための構成は、ワーク１０がキャリア１に対してフロー方式のはんだ付けに際して必要な精度で位置決め保持され得る構成であれば、本実施形態に限定されるものではない。
ワーク１０を保持するための他の構成例としては、前記のような位置決めピンが３本以上設けられる構成や、キャリア１の上面側に基板１１の形状に対応する凹部が設けられ、この凹部に基板１１が嵌合される構成や、これらの構成が組み合わされた構成等が挙げられる。
Note that the configuration for holding the
Other configuration examples for holding the
そして、キャリア１に保持された状態のワーク１０に対して、溶融はんだが接触させられる。溶融はんだは、ワーク１０に対して、基板１１の裏面側から、スルーホール１３からリード１４が突出する箇所およびコネクタ１２を基板１１に固定するためのネジ１５が位置する箇所（以下まとめて「接合箇所」という。）を含む部分に接触させられる。
ここで、ワーク１０に対して溶融はんだが接触する部分に、ネジ１５が位置する箇所が含まれるのは、次のような観点に基づくものである。すなわち、基板１１およびコネクタ１２に対して締め付けられたネジ１５が、リード１４とともに基板１１等に対してはんだ付けされることにより、ネジ１５が振動等によって緩むことが防止される。
The molten solder is brought into contact with the
Here, the location where the
このように、キャリア１に保持された状態のワーク１０に対して、基板１１の裏面側から、つまりキャリア１の下面側から、溶融はんだが接触させられる。このため、キャリア１は、その保持した状態のワーク１０に対する溶融はんだの接触を許容するための開口部３を有する。つまり、溶融はんだは、キャリア１が有する開口部３を介して、ワーク１０に接触することとなる。
Thus, the molten solder is brought into contact with the
ワーク１０に対する溶融はんだの接触は、次のようにして行われる。すなわち、フロー方式のはんだ付けにおいては、図３に示すように、上方に向けられたノズル２０の開口部から、溶融はんだが上向きに噴出させられる（矢印Ａ１参照）。ノズル２０から噴出する溶融はんだは、ノズル２０が連通するはんだ槽（図示略）に貯溜されており、ポンプ等が用いられて噴流させられる。
The contact of the molten solder with the
このように、ノズル２０から噴出する溶融はんだに対して、キャリア１に保持された状態のワーク１０が、所定のはんだ付け位置に搬送される。すなわち、フロー方式のはんだ付けにおいては、ワーク１０を保持した状態のキャリア１が、ロボットやコンベア等の搬送手段によって、所定のはんだ付け位置に搬送される。
In this manner, the
具体的には、例えば、ワーク１０を保持した状態のキャリア１が、ロボットによって支持された状態で、ノズル２０から噴出する溶融はんだに対して、ワーク１０の基板１１の裏面側に開口部３を介して溶融はんだが接触するように水平方向や斜め方向に搬送される。これにより、ノズル２０から噴出する溶融はんだの噴流に、基板１１が一定時間接触させられ、基板１１におけるはんだ付けによる接合箇所を含む部分に必要量のはんだが供給され、コネクタ１２が基板１１に接合される。
Specifically, for example, the
また、図１に示すように、本実施形態のキャリア１においては、その上面側に開口する開放部６が設けられている。開放部６は、基板１１の裏面側に例えばリフロー方式のはんだ付けによって予め実装されている半導体素子などの電子部品の、キャリア１に対する接触を避ける等のための凹部である。つまり、ワーク１０がキャリア１に保持された状態で、基板１１の裏面側に実装されている電子部品が、開放部６内に位置することとなる。したがって、開放部６は、ワーク１０のフロー方式のはんだ付けに際して、予め基板１１の裏面側に実装されている電子部品の配置等に応じて形成される。なお、本実施形態では、開放部６は、キャリア１の上面側に形成される凹部であるが、これに限定されず、例えば、キャリア１を貫通する孔部等であってもよい。
Moreover, as shown in FIG. 1, in the
以上のように、本実施形態のキャリア１は、略板状の部分でありその一面側（キャリア１の上面側）に、はんだ付けによる接合箇所を有するワーク１０を保持する保持部２と、この保持部２に保持された状態のワーク１０に対する保持部２の他面側（キャリア１の下面側）からの溶融はんだの接触を許容する開口部３とを有する。
As described above, the
そして、本実施形態のキャリア１は、開口部３に、ワーク１０の特性に応じて、前記溶融はんだの接触を部分的に規制するマスク部５を有する。
つまり、本実施形態のはんだ付け方法は、キャリア１を用いるものであり、キャリア１が有する開口部３の形状が、ワーク１０の特性に応じた形状とされることにより、溶融はんだによるワーク１０に対する加熱量の調整が行われる。
The
That is, the soldering method of the present embodiment uses the
このように、キャリア１に形成される開口部３が、マスク部５を有し、ワーク１０の特性に応じた形状とされることで、溶融はんだによるワーク１０に対する加熱量の調整が行われることにより、フロー方式のはんだ付けにおいて、ワーク１０に接触する溶融はんだによるワーク１０の過熱によって生じる、はんだブリッジやはんだつらら等のはんだ品質の不具合を防止することができ、はんだ品質の向上を図ることができる。
As described above, the
すなわち、前述のようなはんだ品質の不具合が発生する主な原因として、ワーク１０（詳細にはその接合箇所）に対する加熱量が過多となること（ワーク１０の過熱）がある。逆に、ワーク１０に対する加熱量が不足すると、はんだ付けによる接合が不十分になる等の不具合が生じる。
そこで、本実施形態のキャリア１においては、開口部３の形状が、ワーク１０の特性に応じて設計されることで、フロー方式のはんだ付けにおいてワーク１０に接触する溶融はんだの量や流れ等が調整され、溶融はんだによるワーク１０に対する加熱量の調整が行われる。これにより、はんだブリッジ等のはんだ品質の不具合が防止される。
That is, as a main cause of the above-described defect in solder quality, there is an excessive heating amount (overheating of the workpiece 10) with respect to the workpiece 10 (specifically, the joint location). On the contrary, when the heating amount with respect to the
Therefore, in the
このように、キャリア１が有する開口部３がマスク部５を有し、開口部３が、ワーク１０の特性に応じた形状とされることによる効果について、キャリア１がマスク部５を有しない構成（以下「従来構成」という。）との比較により、図５〜図８を用いて説明する。なお、本実施形態に係るキャリア１と従来構成との比較に際し、説明の便宜上、対応する部分については適宜同一の符号を用いる。
As described above, the
図５（ａ）は、従来構成のキャリア１０１の開口部１０３の形状を示す下面図（底面図）である。
図５（ａ）に示すように、従来構成のキャリア１０１においては、開口部１０３が、マスク部を有することなく、ワーク１０における接合箇所（スルーホール１３からリード１４が突出する箇所およびネジ１５が位置する箇所）を含む部分がキャリア１０１の下面側から露出するように、単純な略矩形状となっている。つまり、従来構成のキャリア１０１においては、開口部１０３が、ワーク１０における接合箇所を含む部分に対応する広い範囲に対して開口する形状となっている。
FIG. 5A is a bottom view (bottom view) showing the shape of the
As shown in FIG. 5A, in the
このような形状の開口部１０３を有する従来構成のキャリア１０１においては、ワーク１０に対して、溶融はんだから全面的に同じ加熱量が加わることとなる。このため、ワーク１０の特性によって、部位毎に最高到達温度が異なり、はんだ品質についての不具合が生じることとなる。
In the
具体的に、従来構成のキャリア１０１が用いられることによる、フロー方式のはんだ付けにおいてワーク１０における部位によって最高到達温度が異なることについて、図５（ａ）に示すようなワーク１０における接合箇所についての異なる三箇所の部位Ａ〜Ｃ（符号Ｘａ〜Ｘｃで示す薄墨部分参照）を例に説明する。
これら各部位Ａ〜Ｃは、ワーク１０が有する特性により、はんだ付けに際して溶融はんだから同じ加熱量を得たとしても、異なる最高到達温度を示す。図５（ｂ）は、従来構成のキャリア１０１が用いられた場合における各部位Ａ〜Ｃについての最高到達温度のグラフを示す。
Specifically, regarding the joining point in the
These portions A to C show different maximum temperatures due to the characteristics of the
図５（ｂ）におけるグラフＧ１は、同図（ａ）において符号Ｘａで示す部位Ａについての最高到達温度を示す。このグラフＧ１からわかるように、部位Ａの最高到達温度は、ワーク１０における最高到達温度についての最適範囲（符号Ｄ１参照）内の温度となっている。ここで、最高到達温度についての最適範囲とは、フロー方式のはんだ付けにおいて、溶融はんだの接触によって、ワーク１０の過熱によるはんだ品質の不具合や、はんだ付けによる接合が不十分になること等の不具合が発生することなく、適正なはんだ付けが行われる温度範囲である。しがたって、ワーク１０における部位Ａについては、ワーク１０の過熱によるはんだ品質の不具合や、はんだ付けによる接合が不十分になること等の不具合が発生することなく、適正なはんだ付けが行われることとなる。
A graph G1 in FIG. 5B shows the maximum temperature reached for the part A indicated by the symbol Xa in FIG. As can be seen from the graph G1, the maximum temperature reached at the part A is a temperature within the optimum range (see reference numeral D1) for the maximum temperature at the
これに対し、図５（ｂ）におけるグラフＧ２は、同図（ａ）において符号Ｘｂで示す部位Ｂについての最高到達温度を示す。このグラフＧ２からわかるように、部位Ｂの最高到達温度は、ワーク１０における最高到達温度についての最適範囲（符号Ｄ１参照）を上回る温度となっている。この場合、ワーク１０における部位Ｂについては、ワーク１０が過熱状態となり、その部分においてはんだ品質の不具合が発生することとなる。
つまり、ワーク１０における部位Ｂは、部位Ａと比べて熱容量が小さい部位となる。このため、溶融はんだの接触によって部位Ａと同じ加熱量が加えられることによっても、部位Ｂの最高到達温度は、部位Ａのそれよりも高い温度となる。
On the other hand, the graph G2 in FIG.5 (b) shows the highest attained temperature about the site | part B shown with the code | symbol Xb in the same figure (a). As can be seen from the graph G2, the maximum temperature reached at the part B is higher than the optimum range (see reference numeral D1) for the maximum temperature at the
That is, the part B in the
また、図５（ｂ）におけるグラフＧ３は、同図（ａ）において符号Ｘｃで示す部位Ｃについての最高到達温度を示す。このグラフＧ３からわかるように、部位Ｃの最高到達温度は、ワーク１０における最高到達温度についての最適範囲（符号Ｄ１参照）を下回る温度となっている。この場合、ワーク１０における部位Ｃについては、ワーク１０が加熱不足となり、その部分においてはんだ付けによる接合が不十分になること等の不具合が発生することとなる。
つまり、ワーク１０における部位Ｃは、部位Ａと比べて熱容量が大きい部位となる。このため、溶融はんだの接触によって部位Ａと同じ加熱量が加えられることによっても、部位Ｃの最高到達温度は、部位Ａのそれよりも低い温度となる。
Moreover, the graph G3 in FIG.5 (b) shows the highest attained temperature about the site | part C shown with the code | symbol Xc in the figure (a). As can be seen from this graph G3, the maximum temperature reached at the part C is lower than the optimum range (see reference numeral D1) for the maximum temperature at the
That is, the part C in the
一方、図６（ａ）は、本実施形態に係るキャリア１の開口部３の形状の一例を示す下面図（底面図）である。
図６（ａ）に示すように、本実施形態に係るキャリア１においては、開口部３が、マスク部５を有し、ワーク１０の特性に応じた形状を有する。つまり、本実施形態のキャリア１においては、開口部３が、ワーク１０における接合箇所を含むとともに、ワーク１０において溶融はんだの接触が不要な部分に対しての溶融はんだの接触が、マスク部５により部分的に規制される形状となっている。
On the other hand, FIG. 6A is a bottom view (bottom view) showing an example of the shape of the
As shown in FIG. 6A, in the
このような形状の開口部３を有する本実施形態に係るキャリア１においては、ワーク１０に対して、溶融はんだから部分的に異なる加熱量が加わることとなる。このため、ワーク１０の特性にかかわらず、部位毎の最高到達温度が均一化され、適正なはんだ品質が得られることとなる。
In the
図６（ｂ）に、本実施形態に係るキャリア１が用いられた場合における前記各部位Ａ〜Ｃについての最高到達温度のグラフを示す。つまり、図６（ａ）における部位Ａ〜Ｃ（符号Ｘａ〜Ｘｃで示す薄墨部分参照）は、図５（ａ）に示すワーク１０における部位Ａ〜Ｃに対応する。
FIG. 6B shows a graph of the maximum temperature reached for each of the parts A to C when the
図６（ｂ）におけるグラフＧ４は、部位Ａについての最高到達温度を、グラフＧ５は、部位Ｂについての最高到達温度を、グラフＧ６は、部位Ｃについての最高到達温度をそれぞれ示す。
これらのグラフＧ４〜Ｇ６からわかるように、本実施形態のキャリア１が用いられた場合における各部位Ａ〜Ｃの最高到達温度は、いずれもワーク１０における最高到達温度についての最適範囲（符号Ｄ１参照）内の温度となっている。
A graph G4 in FIG. 6B shows the maximum temperature reached for the part A, a graph G5 shows the maximum temperature reached for the part B, and a graph G6 shows the maximum temperature reached for the part C.
As can be seen from these graphs G4 to G6, when the
具体的には、従来構成のキャリア１０１との比較において、部位Ｂについては、その周囲における開口部３の開口範囲がマスク部５によって狭められることにより、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量が低減させられることで、最高到達温度が下がって最適範囲内の温度となっている。また、部位Ｃについては、その周囲における開口部３の開口範囲が広げられることにより、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量が増加させられることで、最高到達温度が上がって最適範囲内の温度となっている。
つまりこの場合、ワーク１０における部位Ａ〜Ｃのいずれの部位についても、ワーク１０の過熱によるはんだ品質の不具合や、はんだ付けによる接合が不十分になること等の不具合が発生することなく、適正なはんだ付けが行われることとなる。
Specifically, in comparison with the
That is, in this case, any part of the parts A to C in the
すなわち、本実施形態のキャリア１のように、開口部３がマスク部５を有し、開口部３が、ワーク１０の特性に応じた形状とされることにより、溶融はんだによるワーク１０に対する加熱量の調整が行われることで、フロー方式のはんだ付けに際して、ワーク１０の各部位を適正な温度とすることが可能となり、適正なはんだ付けを行うことができる。
That is, as in the
このように、キャリア１の開口部３についての部分的な形状によって、溶融はんだによるワーク１０に対する加熱量が調整されることについて、図７を用いて説明する。
図７は、従来構成のキャリア１０１および本実施形態のキャリア１それぞれについての、前記部位Ｃに対応する部分近傍の側面一部断面図を示す。つまり、図７においては、ワーク１０における接合箇所として、ネジ１５の部分が示されている。なお、図７では、ネジ１５について、基板１１の表面側に突出する部分の図示を省略している。
Thus, it demonstrates using FIG. 7 that the heating amount with respect to the workpiece | work 10 by molten solder is adjusted with the partial shape about the
FIG. 7 is a partial cross-sectional side view of the vicinity of the portion corresponding to the portion C for each of the
図７（ａ）は、従来構成のキャリア１０１についての図である。従来構成のキャリア１０１は、前述したように、開口部１０３が、マスク部を有することなく、ワーク１０における接合箇所を含む部分に対応する広い範囲に対して開口する形状となっている。このため、基板１１の裏面側である開口部１０３の内部において、接合箇所（図７ではネジ１５が位置する箇所）の周囲に広い空間が形成されることとなる。
FIG. 7A shows a
したがって、図７（ａ）に示すように、ノズル２０から噴出される溶融はんだについて、その流れがキャリア１０１の部分によって妨げられず、接合箇所に対する供給量が多い状態となる（矢印Ａ２参照）。このような状態においては、溶融はんだの流れが盛んとなり、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量が大きくなる。また、溶融はんだのワーク１０に対する接触面積が大きくなるため、溶融はんだからの熱がワーク１０に伝わりやすくなる。この点からも溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量が大きくなる。
Therefore, as shown in FIG. 7A, the flow of molten solder ejected from the
このように、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量が大きくなると、ワーク１０が過熱状態となる場合がある。かかる場合、図８に示すように、フロー方式のはんだ付けにおいて、ネジ１５については、はんだつらら２５が発生し、隣り合うスルーホール１３から突出するリード１４同士については、はんだブリッジ２４が発生する。
Thus, when the heating amount with respect to the workpiece | work 10 from molten solder becomes large, the workpiece | work 10 may be in an overheated state. In this case, as shown in FIG. 8, in the flow type soldering,
一方、図７（ｂ）は、本実施形態に係るキャリア１についての図である。本実施形態に係るキャリア１は、前述したように、開口部３が、マスク部５を有し、ワーク１０の特性に応じた形状となっている。このため、基板１１の裏面側である開口部３の内部において、接合箇所（図７ではネジ１５が位置する箇所）の周囲に形成される空間がワーク１０の特性に応じて制限されることとなる。
On the other hand, FIG.7 (b) is a figure about the
したがって、図７（ｂ）に示すように、ノズル２０から噴出される溶融はんだについて、その流れがキャリア１のマスク部５によって妨げられ、接合箇所に対する供給量が制限される状態となる（矢印Ａ３参照）。このような状態においては、溶融はんだの流れが弱くなり、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量が小さくなる。また、溶融はんだのワーク１０に対する接触面積が小さくなるため、溶融はんだからの熱がワーク１０に伝わりにくくなる。この点からも溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量が小さくなる。
Accordingly, as shown in FIG. 7B, the flow of the molten solder ejected from the
このように、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量がワーク１０の特性に応じて制限されると、ワーク１０が過熱状態となることが防止される。これにより、図８に示すような、ネジ１５におけるはんだつららや、隣り合うスルーホール１３から突出するリード１４間で生じるはんだブリッジ等のはんだ品質の不具合を防止することができる。
Thus, when the amount of heating of the workpiece 10 from the molten solder is limited according to the characteristics of the
以上のように、キャリア１の開口部３についての部分的な形状による、溶融はんだによるワーク１０に対する加熱量の調整が、ワーク１０の特性に応じて行われる。
As described above, the heating amount of the
ワーク１０の特性としては、基板１１における配線パターンの太さや形状等に基づく熱容量の分布や、基板１１においてスルーホール１３を貫通するリード１４の配列（ピン配列）や、基板１１を構成する内層の厚さ等の層構造等がある。
したがって、前述のようなキャリア１におけるワーク１０の特性に応じた開口部３の形状に基づく、溶融はんだによるワーク１０に対する加熱量の調整は、例えば次のようにして行われる。
The characteristics of the
Therefore, the adjustment of the heating amount for the
すなわち、基板１１における配線パターンの太さ等に基づく熱容量の分布については、ワーク１０において熱容量が比較的大きい部分に対しては、溶融はんだによるワーク１０に対する加熱量が比較的大きくなるように、開口部３の部分的な形状が設定される。具体的には、その熱容量が比較的大きい部分に対する開口面積が比較的大きくなるように、開口部３が部分的に形成される。逆に、ワーク１０において熱容量が比較的小さい部分に対しては、溶融はんだによるワーク１０に対する加熱量が比較的小さくなるように、開口部３の部分的な形状が設定される。具体的には、その熱容量が比較的小さい部分に対する開口面積が比較的小さくなるように、開口部３が部分的に形成される。
That is, with respect to the distribution of the heat capacity based on the thickness of the wiring pattern on the
また、ピン配列については、直交状や千鳥状等の配列の種類等により、隣り合うスルーホール１３を貫通するリード１４の間隔が異なる。このリード１４間の間隔が小さいほど、前述したようなはんだブリッジが生じやすい。そこで、ピン配列については、隣り合うリード１４間の間隔に応じて、開口部３の部分的な形状が設定される。具体的には、例えば、隣り合うリード１４間の間隔が比較的小さいほど、開口面積が比較的小さくなるように、開口部３が部分的に形成される。
As for the pin arrangement, the interval between the
また、基板１１を構成する内層の厚さ等の層構造については、その層構造によって、基板１１における熱容量の分布が異なることとなる。したがって、基板１１の層構造については、前述の基板１１における配線パターンの太さ等に基づく熱容量の分布についてと同様に、層構造に基づく熱容量の分布に応じて、開口部３の部分的な形状が設定される。
Further, regarding the layer structure such as the thickness of the inner layer constituting the
なお、本実施形態に係るキャリア１の開口部３の開口形状は、閉じた形状（キャリア１を貫通する孔部としての形状）であるが、これに限定されず、例えば、開口部３は、その一部がキャリア１の外側に開放されているような開口形状であってもよい。
In addition, although the opening shape of the
本実施形態のキャリア１において、ワーク１０の特性に応じた形状とされる開口部３の形状には、開口部３の開口形状と、開口部３を形成する部分の縁端部についての厚さ方向の断面形状（以下開口部３について単に「断面形状」という。）とが含まれる。
そこで、本実施形態のキャリア１において、開口部３が有するマスク部５は、保持部２に対して、保持部２における他面側（下面側）の面位置に対して距離を隔てるように薄くなる薄板部７を有する。つまり、マスク部５が薄板部７を有することにより、開口部３の断面形状が調整される。
In the
Therefore, in the
本実施形態では、図１、図３、および図４等に示すように、キャリア１の開口部３が有するマスク部５は、少なくともその一部が、キャリア１における他の部分である板状の保持部２に対して薄い板状部分である薄板部７として形成されている。
薄板部７について、保持部２に対して、保持部２における下面側の面位置に対して距離を隔てるように薄くなるとは、薄板部７が、キャリア１の他の部分である保持部２の下面側から薄くされることを意味する。言い換えると、薄板部７は、キャリア１の上面側については、キャリア１における他の部分と略同一面を形成しつつ、他の部分に対して薄い部分となる。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1, 3, 4, and the like, the
Regarding the
なお、マスク部５において、薄板部７として形成される部分は、マスク部５に対して全体的であっても部分的であってもよい。つまり、マスク部５は、全体的に薄板部７として形成されても、部分的に薄板部７を有するように形成されてもよい。
In the
このように、開口部３に設けられるマスク部５が、薄板部７を有することにより、ワーク１０の特性に応じた形状とされる開口部３の形状に、開口部３の開口形状と断面形状とが含まれることとなる。すなわち、開口部３の開口形状とは、例えば図４に示すような開口部３の底面視形状のように、開口部３の開口部分自体の形状である。また、開口部３の断面形状とは、例えば図３に示すような開口部３の断面視形状のように、マスク部５についての側面断面視形状である。つまり、開口部３の形状とは、キャリア１における貫通部分の形状と、キャリア１の下面側における前記貫通部分の周縁部の形状とを含む形状である。
As described above, the
したがって、開口部３のマスク部５が、薄板部７を有する場合、前記のような開口部３の開口形状および断面形状が、ワーク１０の特性に応じた形状とされることにより、溶融はんだによるワーク１０に対する加熱量の調整が行われる。
薄板部７の形状としては、例えば、開口部３を形成する部分の縁端部（マスク部５）の縁端側にかけて、段差的（段階的）に薄くなるような形状や、連続的に薄くなるような形状等が含まれる。
Therefore, when the
As the shape of the
なお、開口部３については、そのマスク部５が、薄板部７を有しない構成であってもよい。この場合、キャリア１においては、保持部２が、マスク部５を含め全体的に略一定の板厚を有することとなる。そしてこの場合、開口部３の形状とは、その開口形状を意味することとなり、溶融はんだによるワーク１０に対する加熱量の調整に際して、開口部３の開口形状が、ワーク１０の特性に応じた形状とされる。
In addition, about the
ここで、図９を用いて、開口部３の断面形状と、はんだ付けに際しての接合箇所の温度との関係について説明する。なお、図９においては、ワーク１０における接合箇所として、ネジ１５が位置する箇所を示している。また、図９では、ネジ１５について、基板１１の表面側に突出する部分の図示を省略している。
Here, the relationship between the cross-sectional shape of the
図９（ａ）は、マスク部５が薄板部７を有しない場合における開口部３の断面形状を示している。
この場合、接合箇所（ネジ１５が位置する箇所）の周囲の空間が、キャリア１の（保持部２の）板厚と同じ板厚のマスク部５によって制限される。このため、ノズル２０から噴出され接合箇所に供給される溶融はんだについて、その供給量が比較的少なくなるとともに、接合箇所付近における溶融はんだの流れも比較的弱くなる。したがって、図９（ａ）に示す開口部３の断面形状においては、溶融はんだによるワーク１０の接合箇所に対する加熱量が比較的少なくなり、接合箇所の温度が比較的低くなる。
FIG. 9A shows the cross-sectional shape of the
In this case, the space around the joint location (location where the
図９（ｂ）は、マスク部５が薄板部７を有する場合において、その薄板部７が、キャリア１における他の部分（保持部２）に対して段差的に薄い形状（段差を有する形状）である場合おける開口部３の断面形状を示している。
この場合、接合箇所（ネジ１５が位置する箇所）の周囲の空間が、図９（ａ）に示すように薄板部７を有しない場合と比べて広くなる。このため、薄板部７を有しない場合に対して、ノズル２０から噴出され接合箇所に供給される溶融はんだについて、その供給量が比較的多くなるとともに、接合箇所付近における溶融はんだの流れが比較的盛んになる。したがって、図９（ｂ）に示す開口部３の断面形状においては、同図（ａ）に示す薄板部７を有しない場合に対して、溶融はんだによるワーク１０の接合箇所に対する加熱量が比較的多くなり、接合箇所の温度が比較的高くなる。
FIG. 9B shows that when the
In this case, the space around the joint location (location where the
図９（ｃ）は、マスク部５が薄板部７を有する場合において、その薄板部７が、キャリア１における他の部分（保持部２）に対して連続的に薄い形状（曲面として縁端側にかけて徐々に薄くなる形状）である場合おける開口部３の断面形状を示している。
この場合、接合箇所（ネジ１５が位置する箇所）の周囲の空間が、図９（ｂ）に示すように薄板部７が段差的に薄い形状である場合と比べてさらに広くなる。このため、薄板部７が段差的に薄い形状である場合に対して、ノズル２０から噴出され接合箇所に供給される溶融はんだについて、その供給量がより多くなるとともに、接合箇所付近における溶融はんだの流れがより盛んになる。したがって、図９（ｃ）に示す開口部３の断面形状においては、同図（ｂ）に示す薄板部７が段差的に薄い形状である場合に対して、溶融はんだによるワーク１０の接合箇所に対する加熱量がより多くなり、接合箇所の温度がより高くなる。
FIG. 9 (c) shows that when the
In this case, the space around the joint location (location where the
これら図９（ａ）〜（ｃ）に示す開口部３についての各断面形状における接合箇所の温度は、相対的に次のような関係となる。すなわち、開口部３が、図９（ａ）に示すような断面形状を有する場合における接合箇所の温度をｔ１、同図（ｂ）に示すような断面形状を有する場合における接合箇所の温度をｔ２、同図（ｃ）に示すような断面形状を有する場合における接合箇所の温度をｔ３とすると、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３となる。
The temperature of the joining location in each cross-sectional shape of the
このように、開口部３の断面形状の設定により、溶融はんだが接触することによる接合箇所の温度（ワーク１０の温度）を制御することが可能となる。すなわち、開口部３のマスク部５が薄板部７を有し、ワーク１０の特性に応じた形状とされる開口部３の形状に開口形状と断面形状とが含まれることにより、開口部３の形状の設定による、溶融はんだによるワーク１０に対する加熱量の調整を高精度に行うことが可能となる。つまり、溶融はんだによるワーク１０に対する加熱量を、ワーク１０の部位毎に最適化することが可能となる。
Thus, by setting the cross-sectional shape of the
なお、開口部３の断面形状は、図９に示す各場合に限定されるものではない。開口部３の断面形状の他の例としては、マスク部５が薄板部７を有する場合において、薄板部７がキャリア１における他の部分（保持部２）に対して複数段に薄くなる形状や、薄板部７がキャリア１における他の部分に対して直線的に（斜面状に）薄くなる形状等が挙げられる。
Note that the cross-sectional shape of the
続いて、キャリア１における開口部３についての各部の寸法と、ワーク１０に接触する溶融はんだとの関係について、図１０を用いて説明する。
Next, the relationship between the dimensions of the respective portions of the
まず、図１０（ａ）に示すように、ワーク１０における接合箇所が配置される領域Ｔ（符号Ｙａで示す薄墨部分参照）と、開口部３を形成する壁面（開口部３を形成する部分の縁端）との間の距離を示す寸法Ｍａ１、Ｍａ２について説明する。
図１０（ａ）に示すように、接合箇所が配置される領域Ｔ（符号Ｙａ参照）は、ワーク１０における接合箇所のうち、スルーホール１３を貫通するリード１４（ピン）の配列が含まれる最低限の領域である。図示においては、計１０箇所のピンが、互いに平行な直線状に５箇所ずつ等間隔で配列されている。したがって、領域Ｔは略長方形状となる。この領域Ｔと開口部３を形成する壁面との間の距離を示す寸法として、図１０（ａ）に示す寸法Ｍａ１および寸法Ｍａ２を用いる。
First, as shown to Fig.10 (a), the area | region T (refer thin ink part shown by the code | symbol Ya) where the joining location in the workpiece |
As shown in FIG. 10A, the region T (see reference numeral Ya) where the joint portion is arranged is the lowest including the arrangement of the leads 14 (pins) penetrating the through
寸法Ｍａ１、Ｍａ２は、溶融はんだが開口部３を介してワーク１０に接触する面積に影響する。したがって、寸法Ｍａ１および寸法Ｍａ２の調整により、溶融はんだが開口部３を介してワーク１０に接触する面積が制御される。
寸法Ｍａ１、Ｍａ２の値の設定に際しては、はんだ付け条件やワーク１０の特性のもよるが、実験等によって５ｍｍ以上が望ましいことがわかっている。この場合、寸法Ｍａ１、Ｍａ２の値とはんだ品質との関係は、概略的には、図１１（ａ）に示すようなグラフに基づく。つまり、寸法Ｍａ１、Ｍａ２の値が５ｍｍ以上とされて開口部３の形状が設定されることにより、溶融はんだが開口部３を介してワーク１０に接触する面積が十分となり、溶融はんだからワーク１０（の接合箇所）に対して十分な加熱量が得られ、良好なはんだ付けによる接合が行われる（はんだ品質がＯＫとなる）。
The dimensions Ma1 and Ma2 affect the area where the molten solder comes into contact with the
In setting the values of the dimensions Ma1 and Ma2, although it depends on the soldering conditions and the characteristics of the
次に、図１０（ｂ）に示すように、開口部３のマスク部５（薄板部７）の厚さを示す寸法Ｍｂについて説明する。
寸法Ｍｂは、キャリア１に保持されるワーク１０とノズル２０との間の距離に影響し、ノズル２０から噴出する溶融はんだの流速に影響する。したがって、寸法Ｍｂの調整により、ノズル２０から噴出する溶融はんだの流速が制御される。
Next, as shown in FIG. 10B, the dimension Mb indicating the thickness of the mask portion 5 (thin plate portion 7) of the
The dimension Mb affects the distance between the workpiece 10 held on the
寸法Ｍｂは、その値が小さくなるほど、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量が大きくなる。寸法Ｍｂの値とワーク１０への加熱量との関係は、概略的には、図１１（ｂ）に示すようなグラフに基づく。また、寸法Ｍｂは、その値が小さくなるほど、キャリア１のマスク部５の強度も低下する。これらのことから、寸法Ｍｂの値の設定に際しては、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量やマスク部５の強度等から、実験等によって２ｍｍ程度が望ましいことがわかっている。
As the value of the dimension Mb decreases, the amount of heating of the workpiece 10 from the molten solder increases. The relationship between the value of the dimension Mb and the amount of heating to the
次に、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、開口部３のマスク部５の幅、つまり薄板部７としてキャリア１の他の部分（保持部２、以下単に「他の部分」という。）に対して段差的に薄く形成されるマスク部５の突出長さを示す寸法Ｍｃについて説明する。
Next, as shown in FIGS. 10A and 10B, the width of the
寸法Ｍｃは、フロー方式のはんだ付けにおいて、ワーク１０を保持したキャリア１に対して相対的に移動するノズル２０についての、移動経路やキャリア１に対する位置の自由度に影響する。寸法Ｍｃは、その値が大きくなるほど、ノズル２０の経路や位置についての自由度が向上する。
すなわち、マスク部５が薄板部７として他の部分に対して段差的に薄く形成される場合、マスク部５とキャリア１の他の部分との間に、段差による壁面５ａが存在する。この場合、マスク部５が他の部分より薄くなることから、その分、ノズル２０は、他の部分よりもワーク１０に近付くことができる一方で、壁面５ａによって経路や位置が制限されることとなる。したがって、マスク部５（薄板部７）の壁面５ａからの突出長さである寸法Ｍｃの値が大きくなるほど、壁面５ａから接合箇所が位置する開口部３の開口部分（貫通部分）までの距離が長くなり、前述のようにワーク１０に近付いた状態のノズル２０の経路や位置の自由度が向上する。
The dimension Mc affects the movement path and the degree of freedom of the position of the
That is, when the
その一方で、マスク部５の突出長さを定める壁面５ａの位置は、図１０（ｂ）に示すように、前述したようにワーク１０の基板１１の裏面側に予め実装されている電子部品１１ａのキャリア１に対する接触を避ける等のための開放部６との関係によって制限される。つまり、キャリア１に保持されるワーク１０に予め実装されている電子部品１１ａの位置との関係から、開放部６の形状が設定され、この開放部６の形状により、壁面５ａの位置が制限される。
On the other hand, as shown in FIG. 10B, the position of the
このように、壁面５ａの位置が制限されること、言い換えると寸法Ｍｃの値の大きさが制限されることにより、前述したようにノズル２０の経路や位置が制限される。ノズル２０の経路や位置については、ノズル２０から噴出する溶融はんだの温度に関係する。すなわち、ノズル２０から噴出する溶融はんだについては、ノズル２０の開口部の中央部直上に近い部分ほど高温となる。したがって、ワーク１０の接合箇所に対するノズル２０の経路や位置の調整により、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量の調整が可能となる。
As described above, the path and the position of the
具体的には、ワーク１０における接合箇所がノズル２０の開口部の中央部直上に位置するように、ノズル２０の経路や位置が調整されることにより、その接合箇所に対する溶融はんだからの加熱量を上げることができる。逆に、ワーク１０における接合箇所から、ノズル２０が遠ざけられることにより、その接合箇所に対する溶融はんだからの加熱量を下げることができる。
Specifically, by adjusting the path and position of the
これらのことから、キャリア１における寸法Ｍｃの値については、開放部６の形状との兼ね合いにより、できるだけ大きく確保されることが望ましい。
For these reasons, it is desirable that the value of the dimension Mc in the
また、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量は、図１０（ｂ）に示すように、ノズル２０とキャリア１における壁面５ａとの間の隙間を示す寸法Ｍｄの値の影響を受ける。すなわち、ノズル２０と壁面５ａとの間の隙間は、ノズル２０から噴出して流れ落ちる溶融はんだが通過する空間となる。したがって、寸法Ｍｄの値が大きいほど、ノズル２０と壁面５ａとの間においてノズル２０から噴出した溶融はんだが流れ落ちるスペースが確保されるので、溶融はんだの流れが妨げられず、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量の低減が避けられる。
Further, the amount of heat applied to the workpiece 10 from the molten solder is affected by the value of the dimension Md indicating the gap between the
寸法Ｍｄの値の設定に際しては、用いられるはんだの物性にもよるが、実験等によって２ｍｍ以上が望ましいことがわかっている。寸法Ｍｄの値と溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量との関係は、概略的には、図１１（ｃ）に示すようなグラフに基づく。つまり、寸法Ｍｄの値が２ｍｍ以上とされてノズル２０とキャリア１の壁面５ａとの間の隙間が確保されることで、ノズル２０と壁面５ａとの間において溶融はんだの流れが妨げられて溶融はんだが滞留することなく、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱面で有利となる。なお、図１１（ｃ）に示すグラフにおいて、寸法Ｍｄの値について０から２ｍｍ程度の間において、寸法Ｍｄの値が大きくなるにしたがいワークへの加熱量が一旦下がっているのは、寸法Ｍｄの値が極端に小さい場合は、ノズル２０と壁面５ａとの間の隙間に対する溶融はんだの流入が妨げられ、この隙間の部分における溶融はんだの滞留が軽減されることに基づく。
When setting the value of the dimension Md, it has been found that 2 mm or more is desirable by experiments or the like, although it depends on the physical properties of the solder used. The relationship between the value of the dimension Md and the amount of heat applied to the workpiece 10 from the molten solder is roughly based on a graph as shown in FIG. That is, the value of the dimension Md is set to 2 mm or more, and a gap between the
次に、キャリア１を構成する材料について説明する。
キャリア１を構成する材料としては、加工精度に優れるとともに、耐熱性を有する材料が用いられる。加工精度としては、上述のような開口部３の形状について最適な形状を実現することができる程度の加工性が要求される。また、耐熱性としては、溶融はんだの温度（例えば２６０℃程度）に対して十分な耐熱性が要求される。
Next, the material which comprises the
As the material constituting the
具体的には、キャリア１を構成する材料としては、例えば、ガラス繊維入りの耐熱樹脂（例えばガラス繊維強化エポキシ樹脂）や、表面の汚れ防止のためにテフロン（登録商標）等の表面処理が施されたＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属が用いられる。
Specifically, as a material constituting the
ところで、はんだ付けに際しては、接合面の酸化皮膜の除去等を目的としてフラックスが用いられる。上述のようなキャリア１が用いられるフロー方式のはんだ付けにおいては、そのはんだ付けの前工程にて、ワーク１０における接合箇所を含む部分に、開口部３を介してフラックスが塗布されることとなる。
By the way, in soldering, a flux is used for the purpose of removing an oxide film on the joint surface. In the flow type soldering using the
こうしたワークに対するフラックスの塗布に際しては、従来、次のような方法が用いられている。すなわち、ワークにおいてフラックスの塗布が不要な部分がマスク部材によって覆われた状態での適当な距離を隔てた位置からのスプレー塗布による方法や、ノズル等から噴出するフラックスに対してワークが接触させられる方法や、ワークに対して至近距離からのスプレー塗布による方法等である。 Conventionally, the following method is used for applying flux to such a workpiece. That is, the workpiece is brought into contact with a method of spray coating from a position separated by an appropriate distance in a state where a portion where flux application is not necessary is covered with a mask member, or flux ejected from a nozzle or the like. And a method by spray coating from a close distance to the workpiece.
しかし、これらのような従来のフラックスの塗布方法によっては、ワークに対して塗布されるフラックスが、不要な部位にまで広がって塗布される場合がある。
具体的には、前述のようにマスク部材が用いられてスプレー塗布される方法においては、マスク部材とワークとの間の隙間の大きさによっては、その隙間から毛細管現象によってフラックスが浸入し、不要な部位にまで広がって塗布される。また、噴出するフラックスに対してワークが接触させられる方法においては、ワークに接触したフラックスが、ぬれ広がることにより、不要な部位にまで広がって塗布される。また、至近距離からのスプレー塗布による方法においては、スプレーされたフラックスが、ワークから跳ね返ること等によって霧状となって広がることにより、不要な部位にまで広がって塗布される。
However, depending on the conventional flux application methods such as these, the flux applied to the workpiece may be spread and applied to unnecessary parts.
Specifically, in the method in which the mask member is used and sprayed as described above, depending on the size of the gap between the mask member and the workpiece, the flux infiltrates from the gap due to capillary action, which is unnecessary. It is spread and applied to various parts. Further, in the method in which the work is brought into contact with the ejected flux, the flux in contact with the work is spread and applied to unnecessary portions by spreading. Moreover, in the method by spray application from a close distance, the sprayed flux spreads in a mist form by rebounding from the workpiece, and spreads to an unnecessary part.
このように、フラックスが不要な部位にまで広がって塗布された場合、ワークに残留するフラックスが、ワーク（ワーク自体の機能）、あるいは防湿等を目的としてワークに塗布されるコーティング剤に対して、悪影響を及ぼす可能性がある。つまり、はんだ付けに際してワークに塗布されるフラックスは、必要な部位に限定して塗布される必要がある。 As described above, when the flux is spread and applied to an unnecessary part, the flux remaining on the workpiece is applied to the workpiece (function of the workpiece itself) or the coating agent applied to the workpiece for the purpose of moisture prevention, etc. May have adverse effects. In other words, the flux applied to the workpiece during soldering needs to be applied only to the necessary part.
そこで、本実施形態では、キャリア１に保持された状態のワーク１０に対して、開口部３を介してフラックスがスプレー塗布される。そしてこのフラックスのスプレー塗布に際して、キャリア１の形状により、前述のような毛細管現象が防止される。
Therefore, in the present embodiment, the flux is spray-applied to the
すなわち、本実施形態では、フロー方式のはんだ付けにおいて、図１２に示すように、ワーク１０は、溶融はんだが接触する側の面部であるはんだ接触側面部１７に対して、溶融はんだの接触に備えてフラックス２２が塗布されるものである。
つまり、本実施形態に係るはんだ付け方法においては、ワーク１０におけるはんだ接触側面部１７に対して溶融はんだを接触させる前に、はんだ接触側面部１７に、開口部３を介してフラックス２２を塗布する工程が備えられる。
That is, in this embodiment, in the flow type soldering, as shown in FIG. 12, the
That is, in the soldering method according to the present embodiment, the
そして、キャリア１のマスク部５は、はんだ接触側面部１７との間に、このはんだ接触側面部１７に塗布されたフラックス２２をマスク部５の縁端から開口部３の外側へ浸入させる毛細管現象が生じない程度に小さい隙間１８を形成する。
つまり、開口部３の縁端部と、はんだ接触側面部１７との間が、はんだ接触側面部１７に塗布されたフラックス２２を前記縁端部から開口部３の外側へ浸入させる毛細管現象が生じない程度に離間させられている。
The
That is, a capillary phenomenon occurs between the edge portion of the
図１２に示すように、ワーク１０に対するフラックス２２の塗布には、スプレーノズル２３が用いられる。つまり、ワーク１０を保持した状態のキャリア１に対して所定の位置にセットされるスプレーノズル２３から、フラックス２２が噴霧され、キャリア１の開口部３を介してワーク１０のはんだ接触側面部１７に対してフラックス２２がスプレー塗布される。
このようにしてはんだ接触側面部１７に対してスプレー塗布されたフラックス２２が、毛細管現象によって、キャリア１のマスク部５とはんだ接触側面部１７との間から開口部３の外側にぬれ広がらないように、キャリア１とその保持するワーク１０との間に、隙間１８が設けられている。
As shown in FIG. 12, a
The
隙間１８は、キャリア１のマスク部５（薄板部７）と、キャリア１が保持するワーク１０におけるはんだ接触側面部１７（基板１１の裏面部）との間に形成される。そして、この隙間１８の大きさ（寸法Ｌ）が、はんだ接触側面部１７に塗布されたフラックス２２が毛細管現象によってマスク部５（の上面）とはんだ接触側面部１７との間から開口部３の外側にぬれ広がらないように設定される。一方で、隙間１８の寸法Ｌの値が一定以上の大きさを超えた場合、その隙間１８からフラックスが浸入してぬれ広がることとなる。
The
これらのことから、隙間１８の寸法Ｌの値としては、前述のような毛細管現象が生じない程度に小さい値として設定される。
具体的には、隙間１８の寸法Ｌの値としては、ワーク１０の特性や用いられるはんだの物性にもよるが、実験等によって０．５〜１．０ｍｍ程度が望ましいことがわかっている。
For these reasons, the value of the dimension L of the
Specifically, the value of the dimension L of the
隙間１８の寸法Ｌの値の大きさとマスク部５からのフラックスのぬれ広がり量との関係は、概略的には、図１３に示すようなグラフとなる。このグラフに示されるように、寸法Ｌの値が、０．５ｍｍより小さいある値を境に、それよりも小さいと毛細管現象が生じ、マスク部５からのフラックスのぬれ広がり現象が発生する。また、寸法Ｌの値が、１．０ｍｍより大きいある値を境に、それよりも大きいとマスク部５とはんだ接触側面部１７との間からフラックスが浸入し、マスク部５からのフラックスのぬれ広がり現象が発生する。
The relationship between the value of the dimension L of the
このように、隙間１８の寸法Ｌの値によって、マスク部５からのフラックスのぬれ広がりの有無が変わってくる。そして、図１３のグラフに示されるような、寸法Ｌの値の大きさとぬれ広がりとの関係から、寸法Ｌの値について、前記のような望ましい値である０．５〜１．０ｍｍ程度という値が導かれる。
Thus, the presence or absence of the wetting and spreading of the flux from the
また、マスク部５からのフラックスのぬれ広がりの有無については、スプレー塗布に際してのスプレー条件が影響する。スプレー条件としては、スプレーノズル２３から噴霧されるフラックス２２の圧力であるスプレー塗布圧と、スプレーノズル２３から噴霧されるフラックス２２の流量であるスプレー流量とがある。
Further, the presence or absence of the wetting and spreading of the flux from the
すなわち、図１４に示すように、スプレーノズル２３からのフラックス２２の塗布について、スプレー塗布圧の値とスプレー流量の値との関係において、マスク部５からのフラックスのぬれ広がりが生じない値の範囲がある。つまり、図１４に示すスプレー塗布圧の値とスプレー流量の値との関係において斜線部分で示すように、スプレー塗布圧の値がある所定の値よりも小さく、かつスプレー流量の値がある所定の値よりも小さい場合に、マスク部５からのフラックスのぬれ広がりの発生が防止される。
したがって、スプレーノズル２３からのフラックス２２の塗布については、スプレー塗布圧およびスプレー流量それぞれの値が、互いの関係においてマスク部５からのフラックスのぬれ広がりが発生しないように（図１４における斜線部分に含まれるように）制御される。
That is, as shown in FIG. 14, regarding the application of the
Therefore, with respect to the application of the
このように、本実施形態に係るキャリア１において、ワーク１０との関係で、マスク部５からのフラックスのぬれ広がりを発生させる毛細管現象が生じない程度に小さい隙間１８が設けられることにより、フロー方式のはんだ付けにおいて、不要部位へのフラックスの付着を防止することができ、はんだ品質の向上を図ることができる。
すなわち、不要部位へのフラックスの付着が防止されることにより、ワーク１０に残留するフラックスが、ワーク１０自体の機能（電子部品１１ａの機能等）、あるいは防湿等を目的としてワーク１０に塗布されるコーティング剤に対して、悪影響を及ぼすことを防止することができ、はんだ品質の向上を図ることができる。
As described above, in the
That is, by preventing the flux from adhering to unnecessary portions, the flux remaining on the
以上のように、本実施形態に係るキャリア１においては、開口部３の形状がワーク１０の特性に合わせて設計されることで、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量が制御できるとともに、フラックスのスプレー塗布によるぬれ広がりを防止することができる。
As described above, in the
以下、本発明の実施例について、図１５および図１６を用いて説明する。
本実施例は、ある製品を構成する基板１１およびコネクタ１２を有するワーク１０を保持した状態のキャリア１について、そのワーク１０における接合箇所の周囲の開口部３の開口形状についてのものである。本実施例では、その接合箇所をネジ１５が位置する箇所とした。また、本実施例では、開口部３の開口形状の異なる３種類のキャリア１Ａ〜１Ｃを用いて実際にフロー方式のはんだ付けを行った。以下では、説明の便宜上、図１５（ａ）に示すキャリア１Ａを第一のキャリア１Ａとし、同図（ｂ）に示すキャリア１Ｂを第二のキャリア１Ｂとし、同図（ｃ）に示すキャリア１Ｃを第三のキャリア１Ｃとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
The present embodiment relates to the opening shape of the
本実施例では、図１５（ａ）に示すように、第一のキャリア１Ａは、開口部３がマスク部を有しておらず、その開口形状が単純な略矩形状となっているものである。したがって、第一のキャリア１Ａにおいては、ネジ１５が位置する箇所の周囲が開口部３を形成する部分によって覆われておらず開放されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 15 (a), the
また、図１５（ｂ）に示すように、第二のキャリア１Ｂは、開口部３が、ネジ１５が位置する箇所に対して設けられるマスク部５を有しているものである。したがって、第二のキャリア１Ｂにおいては、ネジ１５が位置する箇所の周囲（図１５において左右方向両側および下側）が、マスク部５によって一側（図１５において上側）が開放された略矩形状の空間が形成されるように覆われている。そして、第二のキャリア１Ｂについては、前記のとおりマスク部５によって略矩形状に形成される空間の開口形状の寸法について、一方向（図１５において上下方向）の寸法を６ｍｍとし、他方向（図１５において左右方向）の寸法を１０ｍｍとした。
As shown in FIG. 15B, the
また、図１５（ｃ）に示すように、第三のキャリア１Ｃは、第二のキャリア１Ｂと同様にネジ１５が位置する箇所に対して設けられるマスク部５を有しているものである。そして、第三のキャリア１Ｃについては、前記のとおりマスク部５によって略矩形状に形成される空間の開口形状の寸法について、一方向（図１５において上下方向）の寸法および他方向（図１５において左右方向）の寸法をいずれも６ｍｍとした。
Further, as shown in FIG. 15C, the
これら３種類のキャリア１Ａ〜１Ｃを用いて実際にフロー方式のはんだ付けを行ったことで得られた結果を図１６に示す。
FIG. 16 shows the results obtained by actually performing the flow type soldering using these three types of
図１６（ａ）は、各キャリア１Ａ〜１Ｃを用いてフロー方式のはんだ付けを行った場合の、ネジ１５が位置する箇所において発生したはんだつらら（ネジつらら）の発生率を示すものである。
図１６（ａ）においてグラフＨ１に示すように、第一のキャリア１Ａを用いた場合、ネジつららの発生率が１００％であった。これに対し、グラフＨ２に示すように、第二のキャリア１Ｂを用いた場合、ネジつららの発生率が３０％に減少し、さらに、グラフＨ３に示すように、第三のキャリア１Ｃを用いた場合、ネジつららの発生率がほぼ０％にまで減少した。
FIG. 16A shows the rate of occurrence of solder icicles (screw icicles) generated at locations where the
As shown in the graph H1 in FIG. 16A, when the
また、図１６（ｂ）は、各キャリア１Ａ〜１Ｃを用いてフロー方式のはんだ付けを行った場合の、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量について、各キャリア間における比率を示すものである。なお、この各キャリア間における加熱量の比率は、ネジ１５が位置する箇所に対する開口部３の開口面積より算出したものである。
図１６（ｂ）においてグラフＪ１に示すように、第一のキャリア１Ａを用いた場合における、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量を１．０としたとき、グラフＪ２に示すように、第二のキャリア１Ｂを用いた場合、その加熱量は０．５まで減少し、さらに、グラフＪ３に示すように、第三のキャリア１Ｃを用いた場合、その加熱量は０．３にまで減少した。
FIG. 16B shows the ratio between the carriers with respect to the amount of heat applied to the workpiece 10 from the molten solder when flow type soldering is performed using the
As shown in the graph J1 in FIG. 16B, when the
このように、本実施例によって、キャリア１の開口部３にマスク部５を設けることにより、フロー方式のはんだ付けにおいて、溶融はんだからのワーク１０に対する加熱量を抑制することができ、はんだつららを防止することができるという結果が得られた。
Thus, by providing the
１ キャリア
２ 保持部
３ 開口部
５ マスク部
７ 薄板部
１０ ワーク
１１ 基板
１２ コネクタ
１３ スルーホール
１４ リード
１５ ネジ
１７ はんだ接触側面部
１８ 隙間
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記開口部に、前記ワークの特性に応じて、前記溶融はんだの接触を部分的に規制するマスク部を有することを特徴とするはんだ付け用キャリア。 A holding part for holding a work having a jointed portion by soldering on one surface side, which is a substantially plate-like part, and a molten solder from the other surface side of the holding part with respect to the work held by the holding part A soldering carrier having an opening allowing contact with
A carrier for soldering, wherein the opening has a mask portion that partially restricts the contact of the molten solder according to the characteristics of the workpiece.
前記マスク部は、前記はんだ接触側面部との間に、該はんだ接触側面部に塗布されたフラックスを前記マスク部の縁端から前記開口部の外側へ浸入させる毛細管現象が生じない程度に小さい隙間を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のはんだ付け用キャリア。 The workpiece is a solder contact side surface portion that is a surface portion on which the molten solder contacts, and flux is applied in preparation for the contact of the molten solder,
The gap between the mask part and the solder contact side part is small enough not to cause a capillary phenomenon that causes the flux applied to the solder contact side part to enter from the edge of the mask part to the outside of the opening. The soldering carrier according to claim 1, wherein the soldering carrier is formed.
前記開口部の形状を、前記ワークの特性に応じた形状とすることにより、溶融はんだによる前記ワークに対する加熱量の調整を行うことを特徴とするはんだ付け方法。 A holding part for holding a work having a jointed portion by soldering on one surface side, which is a substantially plate-like part, and a molten solder from the other surface side of the holding part with respect to the work held by the holding part A soldering method using a carrier having an opening that allows contact with
A soldering method, wherein the amount of heating of the workpiece by molten solder is adjusted by changing the shape of the opening to a shape according to the characteristics of the workpiece.
前記開口部の縁端部と、前記はんだ接触側面部との間を、該はんだ接触側面部に塗布されたフラックスを前記縁端部から前記開口部の外側へ浸入させる毛細管現象が生じない程度に離間させることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のはんだ付け方法。 Before bringing the molten solder into contact with the solder contact side surface, which is the surface portion on the side where the molten solder is in contact with the workpiece, comprising a step of applying flux to the solder contact side surface through the opening,
Capillary phenomenon between the edge of the opening and the solder contact side is not caused to cause capillary action that causes the flux applied to the solder contact side to enter the outside of the opening from the edge. The soldering method according to claim 4, wherein the soldering method is separated.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016181554A (en) * | 2015-03-23 | 2016-10-13 | 株式会社デンソー | Soldering device and method of manufacturing soldering target object using the same |
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