JP2014110331A - 反り防止治具および基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の搬送方向の前辺部または後辺部の近くに部品が配置された基板のリフロー半田付けを可能にする。
【解決手段】対向する２つの対向辺３１ａ、３１ｂと、２つの対向辺３１ａ、３１ｂを連結する連結辺３２を有し、２つの対向辺３１ａ、３１ｂおよび連結辺３２は、断面略コ字形状に形成されており、２つの対向辺３１ａ、３１ｂの少なくとも一方には、前記２つの対向辺３１ａ、３１ｂおよび連結辺３２によって形成される溝部Ｃに基板１の搬送方向の前辺部または後辺部が挿入されたときに、基板１に搭載される部品１１との当接を回避するための切り欠き部３４が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、反り防止治具および基板の製造方法に関するものである。

電子部品をプリント基板に半田付けする際にリフロー半田付け装置が用いられる。このリフロー半田付け装置は、塗布された半田の上に電子部品が実装されたプリント基板を、搬送コンベアでリフロー炉へ搬送し、このリフロー炉内でプリント基板へ直接、熱を加えて半田を溶かし、半田付けを行う装置である。このようなリフロー半田付け装置においては、半田付けの際の熱によるプリント基板の反りを防止すべく、反り防止治具が用いられる。

このような反り防止治具として、搬送されるプリント基板の搬送方向の前後辺部に係合される断面略コ字状の保持部材と、この保持部材の溝部内に配置されたバネ部材を備え、バネ部材によりプリント基板の搬送方向の前後辺部を挟持するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３２６７９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された反り防止治具は、反り防止治具の一端から他端までの全体で、プリント基板の搬送方向の前辺部または後辺部を挟み込んでプリント基板を挟持する構成となっているので、基板の搬送方向の前辺部または後辺部の近くに電子部品が配置されているプリント基板に対しては、これらの電子部品が保持部材と接触してしまうので、プリント基板を挟持することができない。このため、リフロー半田付けができないといった問題がある。

本発明は上記問題に鑑みたもので、基板の搬送方向の前辺部または後辺部の近くに部品が配置された基板のリフロー半田付けを可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、レール（２）に沿うようにリフロー炉へ基板（１）を搬送し、リフロー炉で基板（１）を加熱して基板（１）への部品のリフロー半田付けを行うリフロー半田付け処理で用いられる基板の反りを防止する反り防止治具であって、対向する２つの対向辺（３１ａ、３１ｂ）が１つの連結辺（３２）によって連結されるように断面略コ字形状に形成された長尺状の保持部材（３０）から成り、保持部材（３０）の２つの対向辺（３１ａ、３１ｂ）の少なくとも一方には、２つの対向辺（３１ａ、３１ｂ）および連結辺（３２）によって形成される溝部（Ｃ）に基板（１）の搬送方向の前辺部または後辺部が挿入されたときに、基板（１）に搭載される部品（１１）との当接を回避するための切り欠き部（３４）が形成されていることを特徴としている。

このような構成によれば、保持部材（３０）の２つの対向辺（３１ａ、３１ｂ）の少なくとも一方には、２つの対向辺（３１ａ、３１ｂ）および連結辺（３２）によって形成される溝部（Ｃ）に基板（１）の搬送方向の前辺部または後辺部が挿入されたときに、基板（１）に搭載される部品（１１）との当接を回避するための切り欠き部（３４）が形成されているので、基板の搬送方向の前辺部または後辺部の近くに部品が配置された基板のリフロー半田付けを可能にすることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係る反り防止治具により挟持された基板が搬送される様子を示した図である。 図１中の矢印Ａ方向から基板Ａおよび反り防止治具を見た図である。 図２中のIII−III線に沿った断面図である。 図３中のＢ部を拡大した図である。 基板１の構成を示す図である。

本発明の一実施形態に係る反り防止治具により挟持された基板が搬送される様子を図１に示す。本反り防止治具３は、レール２に沿うようにリフロー炉（図示せず）へ基板１を搬送し、リフロー炉で基板１を加熱して基板１への部品のリフロー半田付けを行うリフロー半田付け処理で用いられる。図に示すように、基板１の搬送方向の前辺部を挟持する反り防止治具３と、基板１の搬送方向の後辺部を挟持する反り防止治具３の両方で基板１を保持し、リフロー炉で基板１を加熱する際の熱反りを防止するようになっている。なお、本反り防止治具３は、図１に示した基板１の基板サイズ、基板厚さ、部品配置等を考慮して専用に構成されたものとなっている。

図２に、図１中の矢印Ａ方向から基板Ａおよび反り防止治具３を見た図を示す。また、図３に、図２中のIII−III線に沿った断面図を示す。また、図４に、図３中のＢ部を拡大した図を示す。なお、図２〜３では、部品１１以外の部品を省略して示してある。また、図４では、本反り防止治具３と、部品１１が搭載された基板１を分離して示してある。

図２に示すように、本反り防止治具３は、長尺状の保持部材３０により構成されている。保持部材３０には、保持部材３０の溝部Ｃに基板１の搬送方向の前辺部または後辺部が挿入されたときに、基板１に搭載される部品１１との当接を回避するための切り欠き部３４が２箇所、形成されている。

また、保持部材３０の長尺方向の長さＷ１は、基板１の搬送方向の前辺部または後辺部の長さＷ２よりも短くなっている。保持部材３０の長尺方向の長さＷ１が長いと、保持部材３０がレール２と干渉してしまう。また、保持部材３０の長尺方向の長さＷ１が短いと、基板の反り防止効果が低減してしまう。

本実施形態では、保持部材３０の長尺方向の長さＷ１を基板１の搬送方向の前辺部または後辺部の長さＷ２よりも短くすることで、レール２との干渉を防ぎつつ、基板１の反りを効果的に防止することを可能としている。

なお、このように、レール２との干渉を防ぎつつ、基板１の反りを効果的に防止するためには、保持部材３０の長尺方向の長さＷ１を、基板１の搬送方向の前辺部または後辺部の長さＷ２の２／３程度とするのが好ましい。

保持部材３０は、図４に示すように、対向する２つの対向辺３１ａ、３１ｂと、２つの対向辺３１ａ、３１ｂを連結する連結辺３２と、を有しており、２つの対向辺３１ａ、３１ｂおよび連結辺３２は断面略コ字形状に形成されている。また、保持部材３０には、対向辺３１ａと直交するように保持部材３０の剛性を確保し、且つ、作業性確保のための補強辺３３が形成されている。なお、本実施形態における保持部材３０は、板状の金属（例えば、ステンレス）を折り曲げて形成されている。

保持部材３０の２つの対向辺３１ａ、３１ｂおよび連結辺３２によって形成される溝部Ｃの開口部における対向辺間の寸法と、溝部Ｃの底面における対向辺間の寸法は、それぞれ基板１の板厚Ｔよりも短くなっている。また、保持部材３０の溝部Ｃの開口部における対向辺間の寸法は、溝部Ｃの底面における対向辺間の寸法よりも予め定められた寸法以上、短くなっている。

具体的には、基板１の厚さをＴとすると、保持部材３０の溝部Ｃの開口部における対向辺間の寸法は、Ｔ−αミリメートル（ｍｍ）となっており、溝部Ｃの底面における対向辺間の寸法は、Ｔ−βミリメートル（ｍｍ）（ただし、α＞β）となっている。すなわち、保持部材３０の溝部Ｃの開口部における対向辺間の寸法は、溝部Ｃの底面における対向辺間の寸法よりもα−βミリメートル（ｍｍ）短くなっている。

このように、保持部材３０の溝部Ｃの開口部における対向辺間の寸法を、溝部Ｃの底面における対向辺間の寸法よりも予め定められた寸法以上、短くしておき、２つの対向辺３１ａ、３１ｂを弾性変形させて、基板１を保持部材３０の溝部Ｃに挿入するようになっているので、簡易な構成で、かつ、基板１を挟持する際のグリップ力を確保することができる。

また、図４に示したように、対向辺３１ａおよび対向辺３１ｂは、それぞれ連結辺３２から同一方向に突出するように構成されている。また、対向辺３１ｂは、対向辺３１ａよりも予め定められた長さ以上突出している。

本実施形態では、対向辺３１ｂが、連結辺３２に対し、補強辺３３と連結されている対向辺３１ａよりも、予め定められた長さ以上、突出するように構成されている。これにより、基板１を保持部材３０の溝部Ｃに挿入する際に、矢印Ｄに示すように、基板１の端部を、対向辺３１ａよりも突出している対向辺３１ｂにおける開口部Ｃ側の面に押し当てて、対向辺３１ａ、３１ｂを弾性変形させて、保持部材３０の溝部Ｃの開口部を広げ、基板１を保持部材３０の溝部Ｃに挿入できるようになっており、容易に取り付け作業を行うことが可能となっている。

また、図２に示したように、保持部材３０の溝部Ｃの底面には、基板１の位置決めのための突起部３５が形成されている。なお、この突起部３５は、対向辺３１ａ、３１ｂおよび連結辺３２を構成している板状の金属とは別の部材を連結辺３２に固着するようにして構成されている。また、対向辺３１ａを透過して突起部３５を見た形状は、一辺がγミリメートル（ｍｍ）の三角形となっている。

図５に、基板１の構成を示す。基板１には、保持部材３０の対向辺３１ａ、３１ｂと当接することを回避するため、部品の搭載を禁止する部品搭載禁止領域１２が設けられている。なお、各部品搭載禁止領域１２および各部品１１の配置領域等は、基板１のパターン設計時に決定される。

また、基板１の搬送方向の前辺部および後辺部には、それぞれ位置決めのための凹部１０ａが形成されている。また、基板１には、位置決め用マーキング１０ｂがシルク印刷されている。

２箇所の位置決め用マーキング１０ｂに保持部材３０の両端を合わせるようにして、保持部材３０の溝部Ｃに基板１の搬送方向の前辺部または後辺部を挿入すると、基板１の凹部１０ａに保持部材３０の溝部Ｃの底面に形成された突起部３５が嵌合して、基板１と保持部材３０の位置ズレが徐々に吸収され、容易に、基板１の位置決めを行うことが可能である。

なお、反り防止治具３における切り欠き部３４の位置および大きさは、保持部材３０の溝部（Ｃ）に基板（１）の搬送方向の前辺部または後辺部が挿入されたときに、基板（１）に搭載される部品（１１）との当接を回避するように、すなわち、各部品１１の配置領域を避けるように決定される。また、反り防止治具３における保持部材３０の長尺方向の長さＷ１は、基板１の搬送方向の前辺部または後辺部の長さＷ２に基づいて決定される。

以下、基板１の製造方法について説明する。まず、基板のパッド上にペースト状の半田を塗布または印刷し、この半田の上に電子部品を実装する。なお、各部品搭載禁止領域１２および部品１１の配置は、既に基板のパターン設計時に決定されている。

次に、基板１の搬送方向の前辺部と後辺部に、それぞれ反り防止治具３を取り付ける。基板１への反り防止治具３の取り付けは、位置決め用マーキング１０ｂに保持部材３０の端部を合わせ、保持部材３０の溝部Ｃに基板１を挿入する。このとき、基板１の端部を、対向辺３１ａよりも突出している対向辺３１ｂにおける開口部Ｃ側の面に押し当てて、対向辺３１ａ、３１ｂを弾性変形させ、保持部材３０の溝部Ｃの開口部を広げ、基板１を保持部材３０の溝部Ｃに挿入する。

なお、基板１を保持部材３０の溝部Ｃに挿入していくと、基板１と保持部材３０の位置ズレが徐々に吸収されながら、基板１の凹部１０ａに保持部材３０の溝部Ｃの底面に形成された突起部３５が嵌合し合う。このようにして、基板１の搬送方向の前辺部と後辺部に、それぞれ反り防止治具３を取り付けられる。

次に、保持部材３０により挟持された基板１をレール２上に設置し、このレール２に沿って基板１をリフロー炉（図示せず）へ搬送する。このリフロー炉内で基板１へ直接、熱を加えて半田を溶かし、半田付けが行われる。

次に、基板１が冷却するのを待って、保持部材３０により挟持された基板１をレール２から取り外し、更に、保持部材３０から基板１を取り外して基板１の製造を完了する。

上記した構成によれば、対向辺３１ａには、２つの対向辺３１ａ、３１ｂおよび連結辺３２によって形成される溝部Ｃに基板１の搬送方向の前辺部または後辺部が挿入されたときに、基板１に搭載される部品１１との当接を回避するための切り欠き部３４が形成されているので、基板の搬送方向の前辺部または後辺部の近くに部品が配置された基板のリフロー半田付けを可能にすることができる。

また、溝部Ｃの開口部における対向辺間の寸法は、溝部Ｃの底面における対向辺間の寸法よりも予め定められた寸法以上、短くなっているので、基板１を挟持する際のグリップ力を確保することができる。

また、対向辺３１ｂは、対向辺３１ａよりも、連結辺３２に対し、予め定められた長さ以上、長く突出しているので、基板１の端部を対向辺３１ｂに押し当てて、保持部材３０の溝部Ｃの開口部を広げ、基板１を保持部材３０の溝部Ｃに挿入するようにして、容易に取り付け作業を行うことが可能である。

また、溝部Ｃの底面には、基板の位置決めのための突起部３５が形成されており、基板１の搬送方向の前辺部または後辺部に形成された凹部１０ａと突起部３５とが嵌合して基板１と反り防止治具の相対位置が決定されるようになっているので、容易に基板１の位置決めを行うことが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、保持部材３０の対向辺３１ａに切り欠き部３４が形成された例を示したが、保持部材３０の対向辺３１ｂに同様の切り欠き部を形成するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、対向辺３１ｂが、対向辺３１ａよりも、連結辺３２に対して、予め定められた長さ以上、長く突出するように構成したが、反対に、対向辺３１ａが、対向辺３１ｂよりも、連結辺３２に対して、予め定められた長さ以上、長く突出するように構成してもよい。この場合、対向辺３１ｂ側に補強辺３３を設けるようにして、対向辺３１ａの弾性変形を容易にするのが好ましい。

１ 基板
２ レール
３ 反り防止治具
３０ 保持部材
３１ａ、３１ｂ 対向辺
３２ 連結辺
３３ 補強辺
３４ 切り欠き部
３５ 突起部

Claims (5)

1. レール（２）に沿うようにリフロー炉へ基板（１）を搬送し、前記リフロー炉で前記基板（１）を加熱して基板（１）への部品のリフロー半田付けを行うリフロー半田付け処理で用いられる前記基板の反りを防止する反り防止治具であって、
   対向する２つの対向辺（３１ａ、３１ｂ）と、
   前記２つの対向辺（３１ａ、３１ｂ）を連結する連結辺（３２）と、を有し、
   前記２つの対向辺（３１ａ、３１ｂ）および前記連結辺（３２）は、断面略コ字形状に形成されており、
   前記２つの対向辺（３１ａ、３１ｂ）の少なくとも一方には、前記２つの対向辺（３１ａ、３１ｂ）および前記連結辺（３２）によって形成される溝部（Ｃ）に前記基板（１）の搬送方向の前辺部または後辺部が挿入されたときに、前記基板（１）に搭載される部品との当接を回避するための切り欠き部（３４）が形成されていることを特徴とする反り防止治具。
2. 前記溝部（Ｃ）の開口部における前記対向辺間の寸法は、前記溝部（Ｃ）の底面における前記対向辺間の寸法よりも予め定められた寸法以上、短くなっていることを特徴とする請求項１に記載の反り防止治具。
3. 前記２つの対向辺（３１ａ、３１ｂ）の一方は、前記２つの対向辺（３１ａ、３１ｂ）の他方よりも、前記連結辺（３２）に対し、予め定められた長さ以上、長く突出していることを特徴とする請求項１または２に記載の反り防止治具。
4. 前記溝部（Ｃ）の底面には、前記基板の位置決めのための突起部（３５）が形成されており、
   前記基板（１）の搬送方向の前辺部または後辺部に形成された凹部（１０ａ）と前記突起部（３５）とが嵌合して前記基板（１）と反り防止治具の相対位置が決定されるようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の反り防止治具。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載された前記反り防止治具を用いて前記基板（１）に前記部品をリフロー半田付けすることを特徴とする基板の製造方法。

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