JP2019160855A - Component mounting method, component mounting structure manufacturing method, and component mounting structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、挿入部品のピン端子を基板のスルーホールに挿入して挿入部品を基板に実装する部品実装方法、部品実装構造体の製造方法及び部品実装構造体に関する。 The present invention relates to a component mounting method, a component mounting structure manufacturing method, and a component mounting structure in which a pin terminal of an insertion component is inserted into a through hole of a substrate and the insertion component is mounted on a substrate.
従来、挿入部品が備えるピン端子を基板のスルーホールに挿入させて製造した部品実装構造体が知られている。この部品実装構造体を製造するには、先ず、基板に設けられたスルーホールに半田を充填し、次いでスルーホールに挿入部品のピン端子を挿入してから、半田を溶融し、固化させる。ピン端子とスルーホールは、溶融した半田が濡れ広がることで、電気的に接続される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a component mounting structure manufactured by inserting a pin terminal included in an insertion component into a through hole of a substrate is known. In order to manufacture this component mounting structure, first, solder is filled in a through hole provided in a substrate, and then a pin terminal of an insertion component is inserted into the through hole, and then the solder is melted and solidified. The pin terminal and the through hole are electrically connected to each other when the molten solder spreads out.
しかしながら、上記部品実装構造体の製造方法では、ピン端子がスルーホールに挿入されるときに、スルーホールに充填されていた半田がピン端子によって基板の裏面側に押されて上下に分離してしまい、その後のリフロー工程で半田が収縮することと相俟って半田の濡れ広がり方が不十分となり、ピン端子とスルーホールとの間の電気的な接続信頼性が低下するおそれがあった。また、半田が上下に分離する際に、半田を劣化させる原因となり得るボイドが発生する場合があり、このボイドがスルーホール内の半田に取り込まれることによってもピン端子とスルーホールとの間の電気的接続信頼性が低下するおそれがあった。 However, in the manufacturing method of the component mounting structure described above, when the pin terminal is inserted into the through hole, the solder filled in the through hole is pushed to the back side of the substrate by the pin terminal and separated vertically. In combination with the shrinkage of the solder in the subsequent reflow process, the solder wetting and spreading is insufficient, and the reliability of electrical connection between the pin terminal and the through hole may be reduced. In addition, when the solder is separated into upper and lower parts, voids that may cause deterioration of the solder may occur, and when the voids are taken into the solder in the through holes, the electrical connection between the pin terminals and the through holes is also caused. Connection reliability may be reduced.
そこで本発明は、挿入部品を高い信頼性で基板に実装できる部品実装方法、部品実装構造体の製造方法及び部品実装構造体を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a component mounting method, a component mounting structure manufacturing method, and a component mounting structure in which an insertion component can be mounted on a substrate with high reliability.
本発明の部品実装方法は、基板に設けられたスルーホールに挿入部品のピン端子を挿入して前記挿入部品を前記基板に実装する部品実装方法であって、前記スルーホールは前記基板の表面側の開口から裏面側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分を備えており、上方に向けた前記基板の前記表面側から前記スルーホールに半田を充填する半田充填工程と、前記スルーホールに半田が充填された前記基板の前記スルーホールに前記ピン端子を前記基板の前記表面側から挿入し、前記ピン端子の先端部を前記基板の前記裏面側に突出させて前記基板に前記挿入部品を実装する挿入部品実装工程とを含む。 The component mounting method of the present invention is a component mounting method in which a pin terminal of an insertion component is inserted into a through hole provided in a substrate and the insertion component is mounted on the substrate, and the through hole is on the surface side of the substrate. A solder filling step of filling the through-hole with solder from the front surface side of the substrate facing upward, and a through-hole having a tapered portion with a shape whose inner diameter decreases from the opening toward the back surface side; The pin terminal is inserted into the through-hole of the board filled with solder from the front surface side of the board, and the tip part of the pin terminal protrudes to the back side of the board to insert the insertion part into the board And an insertion component mounting step for mounting the component.
本発明の部品実装構造体の製造方法は、基板に設けられたスルーホールに挿入部品のピン端子を挿入して部品実装構造体を製造する部品実装構造体の製造方法であって、前記スルーホールは前記基板の表面側の開口から裏面側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分を備えており、上方に向けた前記基板の前記表面側から前記スルーホールに半田を充填する半田充填工程と、前記スルーホールに半田が充填された前記基板の前記スルーホールに前記挿入部品を前記基板の前記表面側から挿入し、前記ピン端子の先端部を前記基板の前記裏面側に突出させて前記基板に前記挿入部品を実装する挿入部品実装工程と、前記ピン端子が挿入された前記スルーホールの中の半田を溶融させた後に固化させるリフロー工程とを含む。 A method for manufacturing a component mounting structure according to the present invention is a method for manufacturing a component mounting structure in which a pin terminal of an insertion component is inserted into a through hole provided in a substrate, and the component mounting structure is manufactured. Has a tapered portion with a shape whose inner diameter decreases from the opening on the front surface side to the back surface side, and fills the through hole with solder from the front surface side of the substrate facing upward A step of inserting the insertion component into the through hole of the substrate in which the through hole is filled with solder from the front surface side of the substrate, and projecting the tip of the pin terminal to the back surface side of the substrate. An insertion component mounting step of mounting the insertion component on the substrate; and a reflow step of solidifying after melting the solder in the through hole in which the pin terminal is inserted.
本発明の部品実装構造体は、基板に設けられたスルーホールに挿入部品のピン端子が前記基板の表面側から挿入され、前記スルーホールに充填された半田によって前記ピン端子が前記スルーホールと電気的に接続された構成の部品実装構造体であって、前記スルーホールは前記基板の前記表面側の開口から裏面側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分を備えた。 In the component mounting structure of the present invention, a pin terminal of an insertion component is inserted from a surface side of the substrate into a through hole provided in the substrate, and the pin terminal is electrically connected to the through hole by solder filled in the through hole. The through-hole has a tapered portion having a shape whose inner diameter decreases from the opening on the front surface side to the back surface side of the substrate.
本発明によれば、挿入部品を高い信頼性で基板に実装できる。 According to the present invention, the insertion component can be mounted on the substrate with high reliability.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の一実施の形態における部品実装構造体の製造方法が適用される部品実装ライン1を示している。部品実装ライン1は、図2(a)に示す基板2に部品実装を施して、図3に示す部品実装構造体2Jを製造する。本実施の形態では、説明の便宜上、作業者OPから見た左右方向(基板2の送り方向)をX軸方向とし、作業者OPから見た前後方向をY軸方向とする。また、上下方向をZ軸方向とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a
図2(a)において、基板2には電極として複数のスルーホール3と複数のランド4が設けられている。各スルーホール3は基板2の表面2A側に露出した表面側露出部分3aと裏面2B側に露出した裏面側露出部分3bを有している。ランド4は基板2の表面2Aに設けられている。
2A, the
図2(b)(図2(a)中の領域Rの拡大図)に示すように、基板2が備えるスルーホール3は、基板2の表面2A側の開口3Kから裏面2B側に向かって内径が小さくなる形状(ここでは内面が円錐状)の先窄まり部分3Vを備えている。この先窄まり部分3Vを有するスルーホール3は、円錐形状の刃面を有するドリルを用いることによって形成することができる。ここでは、先窄まり部分3Vの上下方向の領域は基板2の厚さ方向(Z軸方向)の全域にわたっているが、後述の変形例に示すように、先窄まり部分3Vの上下方向の領域は必ずしも基板2の厚さ方向の全域にわたっていなくてもよい。
As shown in FIG. 2B (enlarged view of the region R in FIG. 2A), the
図3において、基板2には挿入部品IBと表面実装部品HBが実装される。挿入部品IBは下方に延びたピン端子ITを有している。表面実装部品HBは下面に平板端子HTを有している。挿入部品IBは基板2の表面2A側からピン端子ITをスルーホール3に挿入させて基板2に実装される。表面実装部品HBは基板2の表面2Aに設けられたランド4に平板端子HTを接合させて実装される。
In FIG. 3, an insertion component IB and a surface mounting component HB are mounted on the
スルーホール3の先窄まり部分3Vの最小内径D1(図2(b))は、ピン端子ITの外径G(図3)とほぼ同じ寸法になっている。ここで「ほぼ同じ」とは、スルーホール3に挿入されたピン端子ITが、先窄まり部分3Vの最小内径D1を有する部分と摺接(或いはほぼ摺接)するほどに寸法が同程度であることをいう。
The minimum inner diameter D1 (FIG. 2B) of the
図1において、部品実装ライン1は、X軸方向への基板2の搬送の流れに沿って、半田充填部M1、表面実装部品実装部M2、挿入部品実装部M3及びリフロー部M4を備えている。半田充填部M1は図4に示すスクリーン印刷装置10によって、基板2が備える複数のスルーホール3に半田SDを充填し、併せて複数のランド4に半田SDを塗布する。表面実装部品実装部M2は図5に示す表面実装部品実装装置20によって、基板2に表面実装部品HBを実装する。挿入部品実装部M3は図6に示す挿入部品実装装置30によって、基板2に挿入部品IBを実装する。リフロー部M4は、図示しないリフロー装置によって、半田充填部M1によりスルーホール3に充填され、ランド4に塗布された半田SDをリフローする。
In FIG. 1, the
図4において、スクリーン印刷装置10は、マスク11、基板搬送部12、基板支持部13、スキージヘッド14、スキージ昇降機構15、スキージヘッド移動機構16及びディスペンサ17を備えている。マスク11はXY面内を延びた平板状の部材から構成されている。図7において、マスク11は複数のスルーホール対応開口部11Aと、複数のランド対応開口部11Bを備えている。スルーホール対応開口部11Aは基板2に設けられたスルーホール3に対応した開口部であり、ランド対応開口部11Bは、基板2に設けられたランド4に対応した開口部である。スルーホール対応開口部11Aは、スルーホール3の表面側露出部分3aの平面視形状と同じ或いはそれよりも大きい形状を有している(図7)。
In FIG. 4, the
図4において、基板搬送部12はX軸方向(紙面に垂直な方向)に延びる一対のコンベアから構成されており、上流工程側から送られてきた基板2を搬入してマスク11の下方の作業位置に位置決めする。基板支持部13は図示しない昇降機構によって昇降自在であり、基板搬送部12によって作業位置に位置決めされた基板2を下方から持ち上げて支持する。基板支持部13は上方に開口した箱状に形成されており、基板2を支持した状態では基板支持部13の内部は密閉空間となる。基板支持部13には基板支持部13内の空気を吸引する吸引部13Kが接続されている。
In FIG. 4, the
図4において、スキージヘッド14はスキージ14Sを備えている。スキージ昇降機構15はスキージ14Sを昇降させ、スキージヘッド移動機構16はスキージヘッド14をY軸方向に移動させる。ディスペンサ17はマスク11の表面2Aに半田SDを供給する。
In FIG. 4, the
図5において、表面実装部品実装装置20は、基板搬送部21、基板昇降部22、ストッパ23、表面実装部品供給部24、表面実装ヘッド25及び表面実装ヘッド移動機構26を備えている。基板搬送部21はX軸方向(紙面に垂直な方向)に延びる一対のコンベアから構成されており、上流工程側から送られてきた基板2を搬入して所定の位置に位置決めする。基板昇降部22は図示しない昇降機構によって昇降自在であり、基板搬送部21によって位置決めされた基板2を持ち上げて支持する。ストッパ23は基板搬送部21の上方に位置しており、基板昇降部22によって持ち上げられた基板2の両端部が下方から押し当てられる。表面実装部品供給部24は表面実装部品HBを供給する。表面実装ヘッド25はノズル25aを備えている。表面実装ヘッド25はノズル25aを昇降させるとともに、ノズル25aの下端部に吸引力を発生させる。表面実装ヘッド移動機構26は表面実装ヘッド25を水平面内方向に移動させる。
In FIG. 5, the surface mounting
図6において、挿入部品実装装置30は、基板搬送部31、基板昇降部32、ストッパ33、挿入部品供給部34、挿入ヘッド35及び挿入ヘッド移動機構36を備えている。基板搬送部31はX軸方向(紙面に垂直な方向)に延びる一対のコンベアから構成されており、上流工程側から送られてきた基板2を搬入して所定の位置に位置決めする。ストッパ33は基板搬送部31の上方に位置しており、基板昇降部32によって持ち上げられた基板2の両端部が下方から押し当てられる。基板昇降部32は図示しない昇降機構によって昇降自在であり、基板搬送部31によって位置決めされた基板2を持ち上げて支持する。挿入部品供給部34は挿入部品IBを供給する。挿入ヘッド35は左右方向に開閉自在な一対のチャックフィンガ35aを備えている。挿入ヘッド移動機構36は挿入ヘッド35を水平面内方向及び上下方向に移動させる。
In FIG. 6, the insertion
リフロー部M4は図示しないリフロー装置により構成されている。リフロー装置はX軸方向に延びる基板搬送路を備えており、上流工程側から送られてきた基板2を搬送しつつ、その基板2を加熱した後に冷却する。
The reflow unit M4 is configured by a reflow device (not shown). The reflow apparatus includes a substrate transport path extending in the X-axis direction, and heats and cools the
次に、部品実装ライン1により部品実装構造体2Jを製造する手順(部品実装構造体の製造方法)を説明する。部品実装構造体2Jの製造では、先ず、表面2Aを上方に向けた基板2がスクリーン印刷装置10の基板搬送部12に投入される。
Next, a procedure for manufacturing the
スクリーン印刷装置10の基板搬送部12は、基板2を受け取ったらその基板2を作業位置に位置決めする(図4)。基板2が作業位置に位置決めされたら基板支持部13が上昇して基板2を持ち上げ支持する。吸引部13Kは、基板支持部13が基板2の裏面2Bに接触したところで基板支持部13内の空気を吸引する。これにより基板支持部13の内部は負圧になり、基板2は基板支持部13に密着する。
When the
基板支持部13は持ち上げ支持した基板2の表面2Aをマスク11の下面に接触させる(図8(a)→図8(b))。これにより基板2のスルーホール3とマスク11のスルーホール対応開口部11Aとが上下に合致し、基板2のランド4とマスク11のランド対応開口部11Bとが上下に合致する図8(b))。
The
基板2の表面2Aがマスク11の下面に接触したら、ディスペンサ17がマスク11上に半田SDを供給し(図9(a))、スキージ昇降機構15はスキージ14Sを下降させてその下縁をマスク11に当接させる(図9(b))。スキージ14Sの下縁がマスク11に当接したら、スキージヘッド14はスキージヘッド14をY軸方向に移動させることによってスキージ14Sをマスク11上で摺動させ、スキージ14Sによるスクリーン印刷を行う(図9(b)→図10(a))。このスクリーン印刷により、各スルーホール対応開口部11Aを通じて各スルーホール3に半田SDが充填され、併せて各ランド対応開口部11Bを通じて各ランド4に半田SDが塗布される(半田充填工程)。
When the
半田充填工程が行われている間、吸引部13Kは基板支持部13内の空気の吸引を継続し、基板2の裏面2B側からスルーホール3に負圧を与える。このため半田充填工程において、スキージ14Sによってスルーホール3内に充填された半田SDは基板2の裏面2B側に引っ張られ、スルーホール3は半田SDによって確実に満たされる。
While the solder filling process is being performed, the
前述したように、マスク11のスルーホール対応開口部11Aは、スルーホール3の平面視形状よりも大きい形状であるので、半田充填工程において、スキージ14Sがマスク11上で摺動することで、スルーホール3の表面側露出部分3aに半田SDが塗布される。このため、表面側露出部分3aには、図10(b)に示すように、マスク11の厚さに相当する厚さの半田SDの盛り部分S1が形成される。
As described above, the through hole corresponding
スルーホール3に半田SDが充填されたら、基板支持部13が下降して基板2をマスクから離間させる版離れを行い、基板2を基板搬送部12に載置する(図10(b))。基板2が基板搬送部12に載置されたら、基板搬送部12は基板2を表面実装部品実装装置20の基板搬送部21に受け渡す。
When the through
表面実装部品実装装置20の基板搬送部21は、基板2を受け取ったらその基板2を所定の位置に位置決めする(図5)。基板2が位置決めされたら基板昇降部22が上昇して基板2を持ち上げ支持し、基板2の両端部をストッパ23に下方から押し当てて基板2を固定する(図11(a))。
When the
基板2が固定されたら、表面実装ヘッド移動機構26が表面実装ヘッド25を移動させ、表面実装ヘッド25はノズル25aによって表面実装部品供給部24が供給する表面実装部品HBを吸着する。表面実装ヘッド25はノズル25aによって表面実装部品HBを吸着したら平板端子HTを基板2のランド4に位置合わせし(図11(a))、表面実装部品HBを下降させて平板端子HTをランド4に接触させるようにして表面実装部品HBを基板2に実装する(図11(b)。表面実装部品実装工程)。
When the
表面実装部品実装装置20は、基板2に表面実装部品HBを実装したら、基板昇降部22を下降させて基板2を基板搬送部21に載置する。基板2が基板搬送部21に載置されたら基板搬送部21を作動させ、基板2を挿入部品実装装置30の基板搬送部31に受け渡す。
When the surface mount component HB is mounted on the
挿入部品実装装置30の基板搬送部31は、表面実装部品実装装置20から基板2を受け取ったら、その基板2を所定の位置に位置決めする(図6)。基板2が位置決めされたら基板昇降部32が上昇して基板2を持ち上げ支持し、基板2の両端部をストッパ33に下方から押し当てて基板2を固定する(図12(a))。
When the
基板2が固定されたら、挿入ヘッド移動機構36が挿入ヘッド35を移動させ、挿入ヘッド35は一対のチャックフィンガ35aを左右方向に開閉させて挿入部品供給部34が供給する挿入部品IBをチャックする。挿入ヘッド35はチャックフィンガ35aによって挿入部品IBをチャックしたらピン端子ITを基板2のスルーホール3に位置合わせし(図12(a))、挿入部品IBを下降させてスルーホール3に挿入させ、ピン端子ITの先端部ITsが基板2の裏面2B側(基板2の下方)に突出するようにして挿入部品IBを基板2に実装する(図12(b)。挿入部品実装工程)。
When the
前述したように、スルーホール3は、基板2の表面2A側の開口3Kから裏面2B側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分3Vを備えている。このためスルーホール3内の半田SDは先窄まり部分3Vの下端(最小内径を有する部分)がボトルネックとなって下方へ移動しにくい。従って、ピン端子ITをスルーホール3に挿入させた場合であっても、ピン端子ITに押されてスルーホール3内の半田SDと分離し、基板2の裏面2B側に抜け出る半田SD(分離半田S2と称する。図12(b))の量はわずかである。
As described above, the through
本実施の形態では、前述したように、スルーホール3の先窄まり部分3Vの最小内径D1はピン端子ITの外径Gとほぼ同じであることから、ピン端子ITはスルーホール3の最小内径D1を有する部分に摺接(或いはほぼ摺接)しながら通過する。このため、ピン端子ITの外周面に付着した半田SDのほとんどはスルーホール3の最小内径を有する部分においてこそぎ落とされ、このことからも、基板2の裏面2B側に抜け出る分離半田S2はわずかな量となる。
In the present embodiment, as described above, since the minimum inner diameter D1 of the tapered
本実施の形態のように、スルーホール3が先窄まり部分3Vを備えておらず、同一の内径で真っ直ぐに基板2を厚さ方向に貫通している従来のスルーホールでは、上方から挿入されるピン端子ITを誘い込むために、基板2の表面2A側の開口の内径は、ピン端子ITの外径よりもある程度大きく形成せざるを得ない。従って、スルーホールにピン端子ITを挿入すると、スルーホール内の半田SDの一部はピン端子ITによって基板2の裏面2B側に押し出され、他の一部はピン端子ITの外周面に付着して基板2の裏面2B側に抜け出る。このピン端子ITの外周面に付着して基板2の裏面2B側に抜け出る半田SDは、ピン端子ITの上下中心軸がスルーホールの上下中心軸に対して偏心していると、基板2の裏面2B側に突き出たときに、ピン端子ITの側方に曲がって進んでしまう傾向がある。このようにピン端子ITの側方に曲がって進んだ分離半田S2は、隣接する他のピン端子ITから押し出された分離半田S2と接触して短絡(ショート)が発生するおそれがある。
As in the present embodiment, the through
しかし、本実施の形態では、上述のように、ピン端子ITの外周面に付着して基板2の裏面2B側に抜け出る半田SDはほとんどなく、基板2の裏面2B側に抜け出る半田SDはそのほとんどがピン端子ITによって真っ直ぐ下方に押されたものである。このため、基板2の裏面2B側に抜け出た分離半田S2がピン端子ITの側方に曲がって進むことはなく、上述の短絡は発生しない。なお、本実施の形態では、先窄まり部分3Vが基板2の表面2A側に広がっている形状を有しているので、基板2の表面側のスルーホール3の開口3Kの内径D2(図2(b))はピン端子ITの外径Gよりも大きくなっており、これがピン端子ITの誘い込みの機能を果たす。
However, in the present embodiment, as described above, there is almost no solder SD that adheres to the outer peripheral surface of the pin terminal IT and escapes to the
また、ピン端子ITの先端部ITsがスルーホール3に挿入されてスルーホール3内の半田SDが上下に分離する際、半田SDを劣化させる原因となり得るボイドが発生する場合があるが、本実施の形態では、基板2の裏面2B側に抜け出る分離半田S2の量が少ないので発生するボイドは極めて少なく、半田SDが劣化しにくい。また、基板2の裏面2B側に抜け出る分離半田S2の量が少ないので、ピン端子ITを伝って分離半田S2が下方に垂れることがなく、挿入部品実装装置30はもとより、その下流工程側のリフロー装置が汚損されるおそれがない。
Further, when the tip portion ITs of the pin terminal IT is inserted into the through
挿入部品実装工程は上述のようにして実行されるが、本実施の形態では、ピン端子ITの再挿入動作を少なくとも1回行う。ここで、再挿入動作は、ピン端子ITをスルーホール3に挿入した後、挿入部品IBを基板2に対して上昇させることによって、ピン端子ITの先端部ITsをスルーホール3の内部に引き入れる第1動作(図12(b)→図13(a))と、この第1動作の後に挿入部品IBを基板2に対して下降させて、ピン端子ITの先端部ITsを基板2の裏面2B側に突出させる第2動作(図13(a)→図13(b))から成る。
The insertion component mounting step is executed as described above. In the present embodiment, the reinsertion operation of the pin terminal IT is performed at least once. Here, in the reinsertion operation, after the pin terminal IT is inserted into the through
再挿入動作では、第1動作によって、基板2の裏面2B側に突き出た状態のピン端子ITの先端部ITsがスルーホール3内に引き入れられる。これによりピン端子ITの先端部ITsに付着していた分離半田S2はスルーホール3内の半田SDと再び一体になる(図14(a)→図14(b))。そして、その後の第2動作でピン端子ITを下降させると、ピン端子ITは分離半田S2であった部分を再度通過する(図14(b)→図14(c))。この分離半田S2であった部分には、一度通ったピン端子ITの通路が形成されており、下降するピン端子ITの外面には付着しにくい。このため、ピン端子ITの第2動作で再び基板2の裏面2B側へ抜け出る半田SD(分離半田S2)は極めて少量となる(図14(c))。
In the reinsertion operation, the tip portion ITs of the pin terminal IT that protrudes toward the
上記の再挿入動作を行うことで、基板2の裏面2B側に抜け出た分離半田S2を減らすとともに、スルーホール3内に戻すことができる。このような再挿入動作は1回でもよいが、2回以上行うことで、より一層、スルーホール3内に戻す半田SDの量を増やすことができ、スルーホール3内の半田SDの量を確保することができる。
By performing the above re-insertion operation, it is possible to reduce the separated solder S2 that has slipped out to the
また、ピン端子ITがスルーホール3に挿入される際、スルーホール3の表面側露出部分3aに形成されている半田SDの盛り部分S1がスルーホール3内に引き込まれる。このスルーホール3内に引き込まれた半田SDは、基板2の裏面2B側に抜け出た半田SDを補充することになるので、スルーホール3内の半田SDを十分な量に保つ効果が得られる。
Further, when the pin terminal IT is inserted into the through
挿入部品実装装置30は、上記のようにして基板2に挿入部品IBを実装したら、基板昇降部32を下降させて基板2を基板搬送部31に載置する。基板2が基板搬送部31に載置されたら基板搬送部31を作動させ、基板2をリフロー装置の基板搬送路に受け渡す。
When the insertion
リフロー装置の基板搬送路は、挿入部品実装装置30から基板2を受け取ったら、その基板2を搬送しつつ、基板2の全体を加熱して基板2のスルーホール3に充填された半田SDとランド4に塗布された半田SDを溶融させた後、基板2の全体を冷却して、溶融させた半田SDを固化させる(リフロー工程)。これにより部品実装構造体2Jの製造が完了する。
The board transfer path of the reflow apparatus receives the
リフロー装置による半田SDのリフロー工程は、基板2のスルーホール3内に十分な量の半田SDが充填されている状態で実行される。このため、リフロー工程で半田SDが収縮してもスルーホール3内の半田SDは不足せず、十分な濡れが生じてピン端子ITとスルーホール3との間の電気的な接続信頼性が確保される。
The reflow process of the solder SD by the reflow apparatus is executed in a state where a sufficient amount of the solder SD is filled in the through
また、挿入部品実装工程で半田SDが上下に分離することによって発生したボイドがスルーホール3内の半田SDに取り込まれたとしても、スルーホール3は基板2の表面2A側に広がる形状となっていてボイドが空気中に逃げ易い。このためボイドはスルーホール3内の半田SD内に残留しにくく、ボイドによる半田SDの電気的特性の低下が抑制されるので、この面からも、ピン端子ITとスルーホール3との間の電気的な接続信頼性が確保される。
Even if a void generated by the solder SD separating vertically in the insertion component mounting process is taken into the solder SD in the through
以上説明したように、本実施の形態における部品実装構造体2Jの製造方法は、スルーホール3が先窄まり部分3Vを備えた基板2を用いることを前提に、スルーホール3に半田SDを充填する半田充填工程、基板2のスルーホール3にピン端子ITを挿入させて挿入部品IBを実装する挿入部品実装工程、スルーホール3の中の半田SDを溶融させた後に固化させるリフロー工程をこの順で実行するものとなっている。なお、このうち半田充填工程とこれに続く挿入部品実装工程は、基板2に挿入部品IBを実装する手順は、基板2に挿入部品IBを実装する部品実装方法となっている。
As described above, the method for manufacturing the
本実施の形態では、スルーホール3は基板2の表面2A側の開口3Kから裏面2B側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分3Vを備えているので、スルーホール3に充填された半田SDは下方に流出しにくく、スルーホール3に十分な量の半田SDを保持できる。また、スルーホール3は基板2の表面2A側に広がる形状となっていることから、ピン端子ITをスルーホール3に挿入した際に半田SDが上下に分離して半田SDの内部にボイドが生じたとしてもそのボイドは空気中に逃げ易く、ボイドによる半田SDの電気的特性の低下が抑制される。このため、ピン端子ITとスルーホール3との間の電気的な接続信頼性を高めることができ、挿入部品IBを高い信頼性で基板2に実装できる。
In the present embodiment, the through
これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、基板2が備えるスルーホール3の先窄まり部分3Vの上下方向の領域は、基板2の厚さ方向(Z軸方向)の全域にわたっているものであったが、先窄まり部分3Vの上下方向の領域は必ずしも基板2の厚さ方向の全域にわたっていなくてもよい。例えば、先窄まり部分3Vは、図15(a)の変形例に示すように、基板の表面側の開口から裏面側に向かって内径が段階的に小さくなる形状を有していてもよい。或いは、図15(b)の変形例に示すように、基板2の厚さ方向の中間部に最小内径D1の部分を有し、それよりも下方のスルーホール3は同一内径を有する円筒形状となっていてもよい。また或いは、図15(c)に示すように、基板2の厚さ方向の中間部に最小内径D1の部分を有し、それよりも下方のスルーホール3は下方に広がる形状になっていてもよい。これらの形状のスルーホール3はいずれも、径の異なる複数のドリルを用いることによって形成することが可能である。
Although the embodiment of the present invention has been described so far, the present invention is not limited to the above. For example, in the above-described embodiment, the vertical region of the tapered
また、上述の実施の形態では、半田充填工程で、基板2の表面2Aに表面実装部品HBを実装するための半田SDの塗布を行うようになっていたが、基板2に表面実装部品HBの実装がなされない場合には、半田充填工程で表面実装部品HBを実装するための半田SDの塗布を行う必要はない。
In the above-described embodiment, the solder SD for mounting the surface mount component HB on the
上述したスクリーン印刷装置10、表面実装部品実装装置20及び挿入部品実装装置30の構成は一例であり、それぞれ所期の工程を実行できるものであれば、上述した構成のものでなくてもよい。また、半田充填部M1は上方に向けた基板2の表面2A側からスルーホール3に半田SDを充填できればよく、必ずしもスクリーン印刷によらなくてもよい。従って、基板2に表面実装部品HBの実装がなされない場合等には、ディスペンサ17等によって半田SDを圧出してスルーホール3に半田SDを充填するようになっていてもよい。
The above-described configurations of the
挿入部品を高い信頼性で基板に実装できる部品実装方法、部品実装構造体の製造方法及び部品実装構造体を提供する。 Provided are a component mounting method, a component mounting structure manufacturing method, and a component mounting structure in which an insertion component can be mounted on a substrate with high reliability.
2 基板
2A 表面
2B 裏面
2J 部品実装構造体
3 スルーホール
3K 開口
3V 先窄まり部分
11 マスク
11A スルーホール対応開口部(開口部)
14S スキージ
D1 最小内径
HB 表面実装部品
IB 挿入部品
IT ピン端子
ITs 先端部
G 外径
SD 半田
2
14S Squeegee D1 Minimum inner diameter HB Surface mount parts IB Insert parts IT Pin terminals ITs Tip G Outer diameter SD Solder
Claims (16)
前記スルーホールは前記基板の表面側の開口から裏面側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分を備えており、
上方に向けた前記基板の前記表面側から前記スルーホールに半田を充填する半田充填工程と、
前記スルーホールに半田が充填された前記基板の前記スルーホールに前記ピン端子を前記基板の前記表面側から挿入し、前記ピン端子の先端部を前記基板の前記裏面側に突出させて前記基板に前記挿入部品を実装する挿入部品実装工程とを含む部品実装方法。 A component mounting method for mounting the insert component on the substrate by inserting a pin terminal of the insert component into a through hole provided in the substrate,
The through hole includes a tapered portion having a shape in which the inner diameter decreases from the opening on the front side of the substrate toward the back side,
A solder filling step of filling the through hole with solder from the surface side of the substrate facing upward;
The pin terminal is inserted into the through hole of the substrate where the through hole is filled with solder from the front surface side of the substrate, and the tip end portion of the pin terminal protrudes to the back surface side of the substrate. A component mounting method including an insertion component mounting step for mounting the insertion component.
前記スルーホールは前記基板の表面側の開口から裏面側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分を備えており、
上方に向けた前記基板の前記表面側から前記スルーホールに半田を充填する半田充填工程と、
前記スルーホールに半田が充填された前記基板の前記スルーホールに前記挿入部品を前記基板の前記表面側から挿入し、前記ピン端子の先端部を前記基板の前記裏面側に突出させて前記基板に前記挿入部品を実装する挿入部品実装工程と、
前記ピン端子が挿入された前記スルーホールの中の半田を溶融させた後に固化させるリフロー工程とを含む部品実装構造体の製造方法。 A component mounting structure manufacturing method for manufacturing a component mounting structure by inserting a pin terminal of an insertion component into a through hole provided in a substrate,
The through hole includes a tapered portion having a shape in which the inner diameter decreases from the opening on the front side of the substrate toward the back side,
A solder filling step of filling the through hole with solder from the surface side of the substrate facing upward;
The insertion part is inserted from the front side of the substrate into the through hole of the substrate where the through hole is filled with solder, and the tip of the pin terminal protrudes from the back side of the substrate to the substrate. An insertion component mounting step for mounting the insertion component;
And a reflow process in which the solder in the through hole in which the pin terminal is inserted is melted and then solidified.
前記スルーホールは前記基板の前記表面側の開口から裏面側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分を備えた部品実装構造体。 Component mounting in which a pin terminal of an insertion component is inserted into a through hole provided in the substrate from the surface side of the substrate, and the pin terminal is electrically connected to the through hole by solder filled in the through hole A structure,
The through-hole is a component mounting structure including a tapered portion whose inner diameter decreases from the opening on the front surface side to the back surface side of the substrate.
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