JP2009289978A - 挿入リード部品はんだ付け治具 - Google Patents

Abstract

【課題】はんだ付けが容易で作業性が良く、経済性に優れたはんだ付けを得られる新規な挿入リード部品はんだ付け治具を提供する。
【解決手段】熱伝導性の良い材料ではんだ付け治具本体４を形成し、その底面全体をプリヒーター３に接するように形成すると共に、はんだ付け治具本体４の上面に、プリント基板５９を保持する保持溝５を形成し、プリント基板５９の裏面から突出した挿入リード部品６２，６３，６４，６５を収容する収容溝６を形成すると共に、かつ、収容溝６間のはんだ付け治具本体４の上面に、部品が配置されていないプリント基板５９の裏面全体に接触するように伝熱面７を形成したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、はんだ付けする挿入リード部品を実装したプリント基板をプリヒーター上に保持して、はんだ付け性の向上、高信頼のはんだ付けを得るための挿入リード部品はんだ付け治具に関するものである。

プリント基板に、ＩＣ、チップ抵抗及びチップコンデンサ等の部品を実装するには、プリント基板上に形成された回路に、これら部品を搭載し、リフローはんだ付けなどで機械的にはんだ付けされる。

挿入リード部品は、そのリードをプリント基板に設けたスルーホールに挿入した後、その反対側の穴から突出したリードをはんだ付けするため、平面上ではんだ付けするＩＣ等の部品と違って別途、手はんだ付け或いはロボット等ではんだ付けする必要がある。

すなわち、挿入リード部品のリードはプリント基板のスルーホールを貫通して裏面から突出するように設けられており、高信頼のはんだ付けを行うためには、溶融したはんだがスルーホール内まで浸入した状態ではんだ付けする必要がある。

溶融したはんだをスルーホール内まで浸入させてはんだ付けするためには、プリント基板をはんだ付けする融点近くまで予備加熱する必要がある。

しかし、プリント基板には、ＩＣ等の部品がはんだ付けされているため、これらのはんだが溶融しない温度で、かつ、各部品の熱破壊を防止しながら予備加熱する必要がある。このため、プリヒーター上に、挿入リード部品はんだ付け治具でプリント基板を保持して予備加熱してはんだ付けを行うようにしている。

このように、挿入リード部品はんだ付け治具は、プリヒーター上に設けられ、はんだ付けのためのプリント基板を保持してプリヒーターの熱を効率よく伝達させてはんだ作業性向上及び高信頼のはんだ付けを得るようにしている。

図５は、従来の挿入リード部品はんだ付け治具を示す上平面図であり、図６は、図５のＣ−Ｃ’断面図である。

従来の挿入リード部品はんだ付け治具は、図５、６に示すようにプリヒーター５１上に、一対のはんだ付け治具本体６０，６０が設けられてなり、そのはんだ付け治具本体６０，６０の保持溝６１，６１に、部品（ＩＣ５２，５３，５４，５５、チップ抵抗又はチップコンデンサ５６，５７，５８）が実装された金属又は樹脂等からなるプリント基板５９を保持し、その状態でプリヒーター５１でプリント基板５９（プリント基板５９のはんだ付けする部分）を温めている。

これにより温められたプリント基板５９を、手はんだ付けやロボット等のはんだコテを用い挿入リード部品６２，６３，６４，６５のリード６６，６７，６８，６９をはんだ付けしている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。

特開２０００−２９９５８２号公報 特開２００４−２５３５３０号公報

図５、６に示すような従来の挿入リード部品はんだ付け治具では、プリヒーター５１の熱がプリント基板５９に伝わる際に、空気により熱が伝達されるので、熱伝達損失が大きい。そのため、プリント基板５９のはんだ付けする部分の温度を所望の温度にするためには、プリヒーター５１の表面温度をかなり高くする必要がある。

しかし、プリヒーター５１の表面温度を高くすると、特に、手はんだ付けではプリヒーター５１の表面温度で作業者が暑くなり作業性が低下するという問題が生じる。

また、空気によって熱が伝達されるので、プリント基板５９のはんだ付けする部分の温度を所望の温度にするためには、時間がかかる問題がある。

さらに、プリヒーター５１の表面温度をかなり高くするためには、電力費用が高くなり経済性が悪いという問題もある。

そこで、本発明の目的は、前記課題を解決し、はんだ付けが容易で作業性が良く、経済性に優れたはんだ付けを得られる挿入リード部品はんだ付け治具を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、はんだ付けする挿入リード部品を実装したプリント基板を、プリヒーター上に保持してプリント基板を予備加熱するための挿入リード部品はんだ付け治具において、熱伝導性の良い材料ではんだ付け治具本体を形成し、その底面全体をプリヒーターに接するように形成すると共に、はんだ付け治具本体の上面に、プリント基板を保持する保持溝を形成し、プリント基板の裏面から突出した挿入リード部品を収容する収容溝を形成すると共に、かつ、収容溝間のはんだ付け治具本体の上面に、部品が配置されていないプリント基板の裏面全体に接触するように伝熱面を形成した挿入リード部品はんだ付け治具である。

また、プリント基板の裏面と接触するはんだ付け治具本体の保持溝及び伝熱面に、サーモフローシートを設けるとよい。

さらに、予備加熱の温度が、８０℃より高く、かつ、はんだの融点未満になるように制御するとよい。

本発明によれば、はんだ付けが容易で作業性が良く、経済性に優れたはんだ付けを得られる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適な実施の形態を示す挿入リード部品はんだ付け治具の上平面図であり、図２は、そのＡ−Ａ’断面図である。

図１、２に示すように、挿入リード部品はんだ付け治具１は、プリヒーター３上にプリント基板５９（従来品と同一のため部品を含め、それぞれ図５、６のものと同様の符号を付した）をはんだ付け治具本体４で保持してプリヒーター３の熱を効率よく伝達させて、はんだ作業性向上及び高信頼のはんだ付けを得るものである。

プリント基板５９のはんだ付けを施す面（表面）には、ＩＣ５２，５３，５４及びチップ抵抗又はチップコンデンサ５６が予めリフローはんだ付けされており、プリント基板５９のプリヒーター３に面する面（裏面）には、ＩＣ５５及びチップ抵抗又はチップコンデンサ５７，５８が予めリフローはんだ付けやロボット等のはんだコテを用いてはんだ付けされている。

このプリント基板５９には、はんだ付けする挿入リード部品６２，６３，６４，６５のリード６６，６７，６８，６９がプリント基板５９のスルーホールを貫通するように設けられている。

挿入リード部品はんだ付け治具１は、プリント基板５９から突出したリード６６，６７，６８，６９を表面（上面）とし、プリヒーター３上に、はんだ付け治具本体４で保持して、そのプリント基板５９をはんだ付けに適した温度に予備加熱するようになっている。

はんだ付け治具本体４は、プリント基板５９よりも大きな直方体形状に形成され、底面全体がプリヒーター３に接するように形成される。はんだ付け治具本体４の材料には、熱伝導性の良い金属材料を用いる。また、はんだ付け治具本体４の上面には、プリント基板５９を保持するための保持溝５が形成される。

保持溝５には、プリント基板５９を保持溝５に嵌合した際に、プリント基板５９の裏面に突出した部品を収容するための収容溝６が形成され、それ以外の保持溝５の面には、プリント基板５９の裏面と接する伝熱面７が形成される。

伝熱面７上には、プリント基板５９表面の凹凸や基板反りを吸収し、プリヒーター３の熱を効率よく伝達するためのサーモフローシート８が設けられる。

収容溝６は、収容される部品と直接接することの無いように、収容される部品より大きく形成される。その理由は、部品へ接触し傷が付かないようにすることと、収容溝６と部品との間に空気が存在することで、熱や熱衝撃に弱い部品の温度上昇を抑制できるからである。

さて、上述したように、挿入リード部品はんだ付け治具１は、プリント基板５９を保持して予備加熱した後、リード６６，６７，６８，６９を、鉛入りはんだ付け、或いは鉛フリーはんだ付けを行うものである。

鉛入りはんだとしては、共晶はんだ（Ｓｎ６１．９％，Ｐｂ３８．１％近辺のもの）が多く使用され、鉛フリーはんだとしては、Ｓｎ９６．５％，Ａｇ３．０％，Ｃｕ０．５％のものが多く使用される。

プリント基板５９の温度の制御は、プリヒーター台２上のプリヒーター３で行う。プリヒーター３は、図示しない温度コントローラーで温度をコントロールできる。図示しない表面温度計等でプリヒーター３の表面温度を測定し、後述する適正温度に調整される。

適正温度は、以下の理由により決定される。

鉛入り共晶はんだ（Ｓｎ６１．９％，Ｐｂ３８．１％付近のもの）の融点は、約１８３℃であり、鉛フリーはんだ（Ｓｎ９６．５％，Ａｇ３．０％，Ｃｕ０．５％）の融点は、約２１６℃である。これらより、本発明の挿入リード部品はんだ付け治具１の適正温度（設定温度）の上限温度は、信頼性の面からはんだ付け治具本体４に固定され、部品が実装されたプリント基板５９に用いられたはんだの融点よりも低い温度にする必要がある。また、下限温度は、室温より高くすればよいが、はんだ付け作業が良い８０℃程度の温度となる。

つまり、鉛入り共晶はんだ（Ｓｎ６１．９％，Ｐｂ３８．１％付近のもの）を用いた場合の適正温度は、８０℃から、はんだの融点の１８３℃未満の間となり、鉛フリーはんだ（Ｓｎ９６．５％，Ａｇ３．０％，Ｃｕ０．５％）を用いた場合の適正温度は、８０℃から、はんだの融点の２１６℃未満の間となる。好適な実施例として、鉛入り共晶はんだの場合は１２０℃、鉛フリーはんだの場合は１７０℃に調整する。

従来の挿入リード部品はんだ付け治具では、プリヒーター５１表面の熱が空気中を伝わりプリント基板５９を加熱するので正確な温度制御が行えなかったが、本発明の挿入リード部品はんだ付け治具１では、プリヒーター３表面の熱が熱伝導性の良い材料からなるはんだ付け治具本体４を伝わりプリント基板５９を直接加熱しているため、プリント基板５９の温度制御が正確に行える。

また、プリント基板５９の裏面と接触するはんだ付け治具本体４の伝熱面７上に設けたサーモフローシート８が、プリント基板５９表面の凹凸や基板反りを吸収し、プリヒーター３の熱が効率よく伝達されるので熱伝導性が良い。

本発明の挿入リード部品はんだ付け治具１によれば、はんだ付けの難易度が下がり、熱や熱衝撃に弱い部品のはんだ付けが容易になり、熟練者以外の者でも理想に近い高信頼性のはんだ付けができるため、作業性を向上できる。また、熱伝導性が良く電力を節約できるため、経済性に優れたはんだ付けを得られる。

さらに、はんだ付け時、はんだ付け部の温度上昇時間が短縮されるため、作業時間の短縮も図れる。

本実施の形態では、上述した構成のプリント基板５９を用いたが、プリント基板の構成をこれに制限するものではない。

本発明の変形例として図３、４に示すように、サーモフローシート８を設けず、はんだ付け治具本体４のみとしても本発明に近い効果を得ることができる。

他にもサーモフローシート８を他の軟らかいもの、金属や樹脂等としても本発明と同様の効果を得ることができる。

本発明の実施の形態を示す挿入リード部品はんだ付け治具の上平面図である。 図１のＡ−Ａ’断面図である。 本発明の変形例を示す挿入リード部品はんだ付け治具の上平面図である。 図３のＢ−Ｂ’断面図である。 従来の挿入リード部品はんだ付け治具を示す上平面図である。 図５のＣ−Ｃ’断面図である。

符号の説明

１ 挿入リード部品はんだ付け治具
３ プリヒーター
４ はんだ付け治具本体
５ 保持溝
６ 収容溝
７ 伝熱面
５９ プリント基板
６２ 挿入リード部品Ａ
６３ 挿入リード部品Ｂ
６４ 挿入リード部品Ｃ
６５ 挿入リード部品Ｄ

Claims (3)

1. はんだ付けする挿入リード部品を実装したプリント基板を、プリヒーター上に保持してプリント基板を予備加熱するための挿入リード部品はんだ付け治具において、
   熱伝導性の良い材料ではんだ付け治具本体を形成し、その底面全体をプリヒーターに接するように形成すると共に、はんだ付け治具本体の上面に、プリント基板を保持する保持溝を形成し、プリント基板の裏面から突出した挿入リード部品を収容する収容溝を形成すると共に、かつ、収容溝間のはんだ付け治具本体の上面に、部品が配置されていないプリント基板の裏面全体に接触するように伝熱面を形成したことを特徴とする挿入リード部品はんだ付け治具。
2. プリント基板の裏面と接触するはんだ付け治具本体の保持溝及び伝熱面上に、サーモフローシートを設けた請求項１に記載の挿入リード部品はんだ付け治具。
3. 予備加熱の温度が、８０℃より高く、かつ、はんだの融点未満になるように制御された請求項１又は２に記載の挿入リード部品はんだ付け治具。

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