JP3634396B2 - プリント基板等のはんだ付方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はプリント基板等のはんだ付方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば多数の電子回路や電子部品の回路の接続端子を、所定間隔毎に並べて整列状態で印刷したプリント基板とフイルム基板との接続端子部を対応させて重ね合わせ、フイルム基板側を加熱用押圧ヘッドで加熱押圧することにより、予め端子部に施された予備はんだによって両端子部をはんだ付して接続する方法が提案されている。そしてこのときのフイルム側の端子間には、隣接端子同士の短絡を防止するため又はその他の理由により、スリットや切窓が形成されたものを用いる場合がある。
【０００３】
さらに上記はんだ付に際しては、加熱圧着前に予備はんだ部分にフラックスを添加してはんだ付部の酸化防止を図っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記のようにはんだ付部にフラックスを塗布すると、フラックス塗布工程を必要とするとともに、作業が非能率となるほか、はんだ付後にフラックスの除去を必要とし、この除去作業時に端子部を損傷する等の欠点があった。
【０００５】
またフイルム基板は一般に加熱時に熱膨張するために、はんだ固化前にプリント基板面に対して部分的な浮き上がりを生じて回路端子の接着不良を生じる等の欠点があった。
この発明はこれらの問題点を解消するはんだ付方法及び装置を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点解決のための本発明の方法は、第１に多数の回路の端子部７２を整列させてプリントしたプリント基板７１と、同様に端子部７４をプリントし、該端子部７４近傍に表裏に通じる切欠部又は開口部７７を設けたフイルム基板７３との少なくとも一方の基板の端子部上に予備はんだ付を行い、上記両基板の端子部が対応するように、両基板７１，７３のプリント面を重ね合わせて非酸化雰囲気中で加熱された押圧ヘッド２９により弾力的に押圧することにより、両基板の端子部をはんだ付によって接続する方法において、はんだ付時に先端が上記押圧ヘッド２９の突出部においてのみ開口して外部と遮閉されたジャケット６３を形成させ、該ジャケット６３を介し上記フイルム基板７３側からはんだ付部に非酸化性ガスを供給することを特徴としている。
また第２の特徴は、重ね合わされた基板７１，７３を加熱押圧する直前に、上記ジャケット６３を介しフイルム基板７３の押圧面側から加熱された非酸化性ガスを噴出供給する点である。
さらに本発明の装置は、２枚以上の基板を重ね合わせて載置する固定ベース２上に、ラム１７を昇降自在に取り付けたフレーム６を設け、該ラム１７にはラム１７に対して独自に昇降し先端で上記重ね合わされた基板を弾力的に加熱押圧し、該基板面の回路端子をはんだ付する押圧ヘッド２９を設けたものにおいて、上記押圧ヘッド２９の先端部外周に非酸化雰囲気を形成させるために外部と遮閉し且つ先端がはんだ付時に押圧ヘッド２９を突出させるように開口するガスジャケット６３を形成し、該ガスジャケット６３には外部から供給される非酸化性ガスを内部に導入するガス供給部を設けてなることを特徴としている。
【０００７】
【作用】
フイルム基板側から非酸化性ガスを供給することにより、はんだ付部周辺が非酸化性雰囲気になるとともに、フイルム基板の切欠部又は開口部からはんだ付部に非酸化性ガスが流通するため、上記はんだ付部の酸化防止が確実に行われ、フラックスの塗布等の作業を必要としない。
【０００８】
また上記非酸化性ガスが加熱されたガスであって、はんだ付のための加熱押圧前に該ガスを供給することにより、フイルム基板がはんだ付前に予め熱膨張により伸びているため、はんだ付後の熱膨張によるはんだ付面の浮き上がりの発生が防止され、確実にはんだ付される。
【０００９】
さらに本発明の装置によれば、上記のように基板同士のはんだ付に際し、はんだ付の直前から非酸化性ガスをはんだ付部周辺の限られた部分にのみ供給することが可能となり、極めて経済的であるほか、作業の能率が向上する。
【００１０】
【実施例】
図１〜図６は本発明の装置の構成を示し、はんだ付装置は、上面にはんだ付台１を載置した固定ベース２と、該固定ベース２の四隅に立設したポール３及び該ポール３上に昇降調節自在に支持されたボックス状のフレームをなすケーシング４で構成される機体フレーム６を備えている。７はヒンジ８を介して後方に開閉されるカバーである。
【００１１】
上記ケーシング４内には各種制御機器９の他、中央に立設されたやぐら状のシリンダベース１１に下向きの電動又はエア等で作動するメインシリンダ１２が設けられ、駆動プレート１３を介して下向きの２本のメインロッド１４が昇降駆動させられる機構となっている。
【００１２】
上記メインロッド１４はケーシング４下面に取り付けたリニア軸受１６を介して垂直に昇降し、ケーシング４下部の突出端には横長のプレート状をなすラム１７が左右方向に水平に横設されている。該ラム１７の中央部には右側面視コ字形をなすシリンダベース１８が取り付けられ、該シリンダベース１８上には下向きに昇降駆動する電動式又はエア式等のサブシリンダ２１が取り付けられ、該サブシリンダ２１には後述する可動杆３１をプッシュするプッシュロッド１９がシリンダベース１８を貫いて付設されている。
【００１３】
また上記シリンダベース１８内の前方位置には、左右方向の角棒状をなす固定杆２２が、カラー２３及びボルト２４を介してラム１７に固定して横設されるとともに、該ラム１７の下方位置には左右所定ピッチで計６本の昇降ロッド２６がラム１７を貫いて嵌合されており、該昇降ロッド２６には位置決めナット２７がねじ込まれ、ラム１７に対して下降スライド位置が上下調節自在に規制される機構となっている。
【００１４】
そして昇降ロッド２６の上端は上記固定杆２２に上昇スライド自在に嵌合しており、固定杆２２とナット２７との間にはクッション用スプリング２８が外挿されるとともに、昇降ロッド２６の下端には側面視で下端がＶ字形に屈曲したラム１７と同長の押圧ヘッド２９が左右水平に取り付けられている。
【００１５】
メインロッド１４によりラム１７が下降すると、スプリング２８の弾力を介して押圧ヘッド２９が下降し、後述するはんだ付用の基板を弾力的に加熱押圧する機構となっている。
【００１６】
またシリンダベース１８内の上記固定杆２２後方位置で、且つサブシリンダ２１のプッシュロッド１９の下方には、角棒状の可動杆３１が横設され、該可動杆３１の左右両端とその下方位置のラム１７には昇降軸３２が昇降スライド自在に貫通嵌合され、可動杆３１上面の昇降軸３２突出端には下降方向の位置規制をするストッパリング３３が取り付けられるとともに、可動杆３１の下面側の昇降軸３２上部には、常時可動杆３１に対して昇降軸３２を常に下向きに付勢するクッション用スプリング３４が外装されている。
【００１７】
上記左右の昇降軸３２の下端には、先端に前述した押圧ヘッド２９のＶ字形の溝内に適合して全長にわたって離接自在に当接するヒーター３６を左右方向に取り付けて横設するジョイントロッド３７が取り付けられ、サブシリンダ２１により可動杆３１が下降するとスプリング３４を介して昇降軸３２が下降スライドし、ヒーター３６が押圧ヘッド２９内に弾力的に接触し、押圧ヘッド２９を加熱する構成となっている。
【００１８】
他方ラム１７の下面中央の前方位置には、正面視ゲート状のブラケット３７が取り付けられ、該ブラケット３７の開放端内には、後方に向かって突出するヒンジプレート３８が、その前端をピン３９によって上下回動自在に軸支されて取り付けられており、該ヒンジプレート３８の前端下面にはラム１７と左右同長のパージケース４１が取り付けられている。
【００１９】
そして上記パージケース４１の下端前方傾斜面には、パージケース４１とともに前後揺動して、その下端が前述した押圧ヘッド２９の下端正面側に離接する放熱板４２が、スプリング４３，ボルト４４により弾力的揺動可能に取り付けられている。
【００２０】
また前記可動杆３１の中央下方位置には、ラム１７に昇降スライド自在に貫通嵌合され、上端に外装されたスプリング４６によりラム１７に対し常時上向きに付勢されている昇降ピン４７が設けられ、該昇降ピン４７の下方位置には、下端がヒンジプレート３８の後端上面中央において、高さ調節自在にねじ込まれている押しボルト４８が設けられ、サブシリンダ２１により可動杆３１が下降すると（即ち、ヒーター３６が下降すると同時に）、スプリング４６に抗して昇降ピン４７が下降し、押しボルト４８に当接するため、ヒンジプレート３８及びパージケース４１が右側面で時計方向回動して放熱板４２の先端が押圧ヘッド２９の前面より離れ、はんだ付中の放熱を防止する。
【００２１】
図５，図６に示すように前記ラム１７の背面側上端中央には、プレート状のアーム４９が後向きに突設され、該アーム４９の左右端には２本の吊りボルト５１を介してウエイトを兼ねた左右方向の押さえブロック５２が、ラム１７と同長に且つ昇降スライド自在に横設され、該押さえブロック５２の左右両側端部にはガイドロッド５３が立設されるとともに、ガイドロッド５３はラム１７側に取り付けたリニア軸受５４によって昇降ガイドされる。
【００２２】
また上記押さえブロック５２の中央位置には、ガイドピン５６が上向きに且つ上下位置調節自在にねじ込み固定して設けられ、ガイドピン５６の上端は前記アーム４９に昇降スライド自在に挿通嵌合されるとともに、ピン５６には、押さえブロック５２を常に下方に付勢して後述する基板の押圧を弾力的に行わしめるスプリング５７が外装されている。５５はガイドピン５６に嵌合されたスプリング受である。
【００２３】
さらに上記押さえブロック５２の前面には、上端がラム１７の後面に沿って昇降スライドするカバープレート５８が垂直方向に且つラム１７の全幅を覆うように取り付けられている。そして上記カバープレート５８の下端には、ラム１７の下降により、スプリング５７を介してはんだ付用の基板を弾力的に押圧する押さえ具５９が、全幅にわたって設けられている。
【００２４】
ラム１７の前面には、下端がパージケース４１の上端部正面に弾力的に押接されてはんだ付作動部正面を覆う正面カバー６１が設けられ、さらにラム１７の左右側面には上記カバープレート５８，押さえ具５９，正面カバー６１，パージケース４１，放熱板４２等のそれぞれの左右側端面に摺接するサイドカバー６２が取り付けられ、これらの構成によりラム１７の下方位置は、先端の押圧ヘッド２９の突出部においてのみ開口し、外部と遮閉されたジャケット６３を形成している。
【００２５】
そして上記パージケース４１内には、図４に示すようにチッソガス又はアルゴンガスその他の非酸化性ガスを外部から導入する供給路６４が形成され、該供給路６４の背面側には、供給路６４をパージケース４１の背面側のジャケット６３内に開放する開放ポート６６が形成されるとともに、該開放ポート６６には非酸化性ガスをジャケット６３内に緩速に且つ均一に分散供給するための多孔質のフィルター６７が嵌合されている。図２における６８は上記ガス供給のためのフィルターレギュレーターである。
【００２６】
図７〜図９は本発明方法によるはんだ付方法を示し、図示するようにプリント基板７１のプリント面には銅製等の多数の回路端子部７２が一定間隔毎に整列してプリントされ、これに対しフイルム基板７３のプリント面にも同様の回路端子部７４がプリント形成されており、端子部７２，７４はプリント基板７１側の端子部７２の幅が端子部７４の幅より広くなるように形成されている。
【００２７】
上記端子部７２，７４の表面には予備はんだ７６ａ，７６ｂが予め付着されている。さらにフイルム基板７３の端子部７４の隣接間隔内には、基板７３の表裏に通じる長方形（但し、長方形に限られる訳ではない）の開口部７７が形成され、あるいは開口部７７の代わりに先端が開放されたスリット状の切欠部等であってもよい。
【００２８】
はんだ付作業は、上記のような基板７１，７３を予め重ねて接着等により定位置に予備固定した後、図８，図９のようにはんだ付台１上に重ねて載置して、押圧ヘッド２９をヒーター３６で加熱してその先端で押圧することにより行う。そして、本発明の装置によるときは、まずメインシリンダ１２によりラム１７を下降させ、図９（Ａ）に示すように、加熱された押圧ヘッド２９の先端が基板７３に接触する前で停止し、予め２００〜３００℃位に加熱された非酸化性ガスをパージケース４１の供給路６４より供給し、ジャケット６３の下部開口部よりフイルム基板７３に吹き付ける。
【００２９】
このとき、フイルム基板７３は上記加熱により膨脹して伸長するとともに、はんだ付部周辺は非酸化性雰囲気となる。続いてラム１７を下降させて、押さえ具５９により基板７１を弾力的に押圧固定した後、押圧ヘッド２９でフイルム基板７３をプリント基板７１上に弾力的に押圧し、サブシリンダ２７によって加熱されたヒーター２６を下降させ、弾力的に押圧ヘッド２９のＶ字形溝に適合押接する。非酸化性雰囲気内でこの状態を例えば１０秒位継続することにより押圧ヘッド２９が加熱され、予備はんだ７６ａ，７６ｂが溶着される。この間、非酸化性ガスは常に開口部７７を介して、はんだ付部に充満している状態を保っている。尚、上記ヒーター２６の下降に伴って放熱板４２は前方に揺動しており、放熱板４２による熱損失は生じない。
【００３０】
上記はんだ付が終了すると、サブシリンダ２７によりヒーター２６を上昇させて押圧ヘッド２９より離すとともに、放熱板４２を回動させて押圧ヘッド２９に接触させ、押圧ヘッド２９を放熱により冷却し、はんだ付部分の冷却固化を待ち、固化後は非酸化性ガスの供給を止めるとともに、押圧ヘッド２９及び押さえ具５９をメインシリンダ１２により上昇させ、はんだ付を完了する。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように構成される本発明の方法によれば、２枚の基板のはんだ付部近傍には、はんだ付作業中は部分的に常に非酸化性雰囲気が形成されるだけでなく、開口部や切欠部を介して基板間のはんだ付部分に確実に供給される。その結果はんだが酸化されず確実なはんだ付が行われるほか、従来のフラックス塗布作業や除去作業も不要で且つこれらの作業に伴う不都合も解消される。また供給ガスが少量ですみ、経済的である。
【００３２】
また非酸化性ガスを予め加熱して供給することにより、フイルム基板が予め熱膨脹してからはんだ付が行われ、はんだ付後に収縮方向に内部応力が残ることはあっても、はんだ固化前の膨脹によるはんだ付不良等のトラブルが生じない。
【００３３】
さらに、本発明の装置によれば、上記のようなはんだ付方法を実現でき、上記同様の効果があるほか、はんだ付作業が極めて簡単に迅速且つ正確に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の全体正面図である。
【図２】同装置の全体右側面図である。
【図３】同装置の要部正面断面図である。
【図４】同装置の要部右側面中央断面図である。
【図５】同装置の要部平面図である。
【図６】同装置の要部背面図である。
【図７】本発明の方法の概要を示す斜視図である。
【図８】同方法による作業状態断面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明方法の作業工程を示す断面図である。
【符号の説明】
２ 固定ベース
６ フレーム
１７ ラム
２９ 押圧ヘッド
６３ ガスジャケット
７１ プリント基板
７３ フイルム基板
７２，７４ 端子部
７６（７６ａ，７６ｂ） 予備はんだ
７７ 開口部（又は切欠部）

Claims (3)

1. 多数の回路の端子部（７２）を整列させてプリントしたプリント基板（７１）と、同様に端子部（７４）をプリントし、該端子部（７４）近傍に表裏に通じる切欠部又は開口部（７７）を設けたフイルム基板（７３）との少なくとも一方の基板の端子部上に予備はんだ付を行い、上記両基板の端子部が対応するように、両基板（７１），（７３）のプリント面を重ね合わせて非酸化雰囲気中で加熱された押圧ヘッド（２９）により弾力的に押圧することにより、両基板の端子部をはんだ付によって接続する方法において、はんだ付時に先端が上記押圧ヘッド（２９）の突出部においてのみ開口して外部と遮閉されたジャケット（６３）を形成させ、該ジャケット（６３）を介し上記フイルム基板（７３）側からはんだ付部に非酸化性ガスを供給するプリント基板等のはんだ付方法。
2. 重ね合わされた基板（７１），（７３）を加熱押圧する直前に、上記ジャケット（６３）を介しフイルム基板（７３）の押圧面側から加熱された非酸化性ガスを噴出供給する請求項１に記載のプリント基板等のはんだ付方法。
3. ２枚以上の基板を重ね合わせて載置する固定ベース（２）上に、ラム（１７）を昇降自在に取り付けたフレーム（６）を設け、該ラム（１７）にはラム（１７）に対して独自に昇降し先端で上記重ね合わされた基板を弾力的に加熱押圧し、該基板面の回路端子をはんだ付する押圧ヘッド（２９）を設けたものにおいて、上記押圧ヘッド（２９）の先端部外周に非酸化雰囲気を形成させるために外部と遮閉し且つ先端がはんだ付時に押圧ヘッド（２９）を突出させるように開口するガスジャケット（６３）を形成し、該ガスジャケット（６３）には外部から供給される非酸化性ガスを内部に導入するガス供給部を設けてなるプリント基板等のはんだ付装置。

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