JP3972833B2

JP3972833B2 - Soldering method and reflow soldering apparatus using this method

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Publication number: JP3972833B2
Application number: JP2003041009A
Authority: JP
Inventors: 雄司山崎
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP2004253530A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、部品実装後のプリント基板（以下、「部品実装基板」または単に「基板」という。）を対象として、リフロー法によるはんだ付け処理を行うための方法、およびこのはんだ付け方法を実行するためのリフローはんだ付け装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なリフローはんだ付け装置では、クリームはんだのパターン印刷工程や電子部品の装着工程を終えた基板を搬入し、この基板をコンベアなどにより搬送しながら加熱することにより、各電子部品のはんだ付けを行うようにしている。
なお、以下においては、電子部品を単に「部品」と呼ぶ場合がある。
【０００３】
図８は、リフロー法により両面実装基板をはんだ付けする具体例を示す。この図８は、基板搬送路の後方側から基板を見た状態を示すもので、２００は基板、２０２は、はんだ付け対象の電子部品、２０３は、はんだである。また、２０６，２０７は、基板の搬送路を構成するレールであって、その下方に加熱用のヒータ２０８が配備される。
【０００４】
上記において、基板２００の下面側は、あらかじめ別工程ではんだ付けが完了した状態にある。図中の２０４，２０５は、下面側のはんだ付け済みの部品である。前記レール２０６，２０７は、それぞれ基板２００の長手方向の端縁を支持しつつ、この基板２００を、図中、紙面に直交する方向に移動させる。この搬送過程において、ヒータ２０８からの熱により前記基板２００の温度が上昇し、上面のはんだ２０３が溶融する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、環境問題に考慮して、部品実装基板に鉛を含まないはんだ（鉛フリーはんだ）が使用される頻度が高まっている。しかしながら、この鉛フリーはんだは、従来の共晶はんだと比較すると、溶融温度が高く、しかも、その溶融温度と電子部品の損傷温度との差が小さい、という欠点がある。
【０００６】
図９は、赤外線による加熱処理を行った場合の電子部品の温度の変化状態を示す。また、図中、１８３°Ｃは共晶はんだの融点であり、２３０°Ｃは鉛フリーはんだの融点が含まれる数値範囲の上限値である。なお、電子部品が損傷をきたす温度は、２４０°Ｃ付近である。
【０００７】
図中の３つの曲線ａ，ｂ，ｃは、それぞれ個別の電子部品について、一定強度で加熱を続けた場合の温度変化を示す。これらの曲線によれば、電子部品における温度変化のパターンには、部品間の熱容量差や赤外線の吸収特性の差などに起因するばらつきが生じる。しかしながら、いずれの電子部品でも、共晶はんだが搭載されている場合には、はんだの融点と電子部品が損傷のおそれのある温度（以下、「部品損傷温度」という。）との間の温度幅が広く、十分な余裕がある。これに対し、鉛フリーはんだが搭載されている場合には、はんだの融点と部品損傷温度との間の温度幅は１０°Ｃ前後しかなく、はんだが融点に達した後の余裕が殆どない状態となる。
【０００８】
このように、鉛フリーはんだを使用した場合、このはんだの溶融のために基板の表面温度を上昇させると、電子部品が損傷するおそれがある。他方、電子部品の損傷を防ぐために、加熱強度や加熱時間を抑えると、はんだが十分に溶融せず、はんだ付け不良が生じるおそれがある。
【０００９】
また、前記した図８の例では、両面実装基板２００について、はんだ付け対象の上面の電子部品２０２を保護するために、基板２００をレール２０６，２０７により搬送することによって基板２００の下方を開放して、下方から加熱を行うようにしている。しかしながら、鉛フリーはんだを使用している場合には、上面のはんだ２０３が融点に達したときには、基板下面の実装済みの電子部品２０４，２０５の温度が損傷温度付近にまで上昇しているおそれがある。また、溶着済みの下面のはんだが再溶融して、電子部品が欠落するおそれもある。
【００１０】
なお、電子部品の温度上昇を防止することを目的とした従来技術として、下記特許文献１，２に開示されたものがある。
特許文献１では、多数の孔部を備えた升目状のパレットに基板を載せた状態で、このパレットの下方から熱を与えるとともに、他の電子部品より温度の上昇しやすい電子部品（他より小さい部品）に対応する孔部を遮蔽することにより、この電子部品の温度上昇を抑え、基板上の各電子部品の温度が均一になるようにしている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−１７１０５６号公報
（段落［００２５］［００２６］，図２参照。）
【００１２】
また、特許文献２では、リフロー温度を低く設定したい電子部品を、上方からカバーで保護して、このカバー内部の空間部により熱伝達を低下させることによって、前記電子部品の温度上昇を抑えるようにしている。
【００１３】
【特許文献２】
特開２００２−２０８７７２号公報
（段落［００４４］［００４５］，図１参照。）
【００１４】
上記特許文献１，２は、いずれも、基板上で温度上昇を防止したい電子部品を、遮蔽部やカバーにより保護するものである。このような方法は、製造する基板の種類が限定される場合には、遮蔽部やカバーの位置を固定できるが、多種類の基板を少量ずつ製造するような場合には、基板が変更される都度、遮蔽部やカバーの設定を変更しなければならなくなり、効率が悪くなる、という問題が生じる。
【００１５】
この発明は、上記問題に着目してなされたもので、一方の面のはんだ付け処理が終了した両面実装基板の他方の面をはんだ付けする際に、はんだ付け処理済の面の電子部品の損傷およびはんだの未溶融を回避して、はんだ付けによる不良の発生を削減することを、目的とする。
また、この発明は、複数種の基板のはんだ付け処理を行う場合に、上記目的を達成する上で必要な構成を共通化することにより、はんだ付け工程における効率の低下やコストの上昇を招くことなく、品質の良い基板を製作できるようにすることを、目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明では、下面にはんだ付け処理済の部品が実装され上面の各部品実装位置にはんだ付け対象の電子部品とはんだとが供給された両面実装基板を、少なくとも両面実装基板の下面の側から加熱装置により加熱して、各部品実装位置のはんだを溶融することにより各電子部品を両面実装基板の上面にはんだ付けするはんだ付け方法において、両面実装基板を、はんだ付け処理済の電子部品を収容可能な深さと両面実装基板の外形に対応する大きさとを有する凹部を備えた金属製のプラテンにより支持し、前記凹部の空間にはんだ付け処理済の電子部品を収容し、かつ基板の端面または端縁部をプラテンに接触させた状態で、プラテンを前記加熱装置により加熱して、プラテンから両面実装基板へ熱を伝搬することによりはんだ付け対象の電子部品のはんだの温度を上昇させ、はんだがその融点に対応する温度になるまでプラテンを加熱するようにしている。
【００１７】
上記方法において、プラテンは、基板の上面または下面への熱の作用を弱める保護具として機能するとともに、基板の一部に接触して基板に熱を伝導する役割をになう。なお、このプラテンは、単一の基板（固片基板）に限らず、連結された複数枚の基板（マルチ基板）を保護できる大きさに構成することもできる。また、熱伝導のために、プラテンには、熱吸収性の高い材料（たとえば黒色アルマイト）を含ませるのが望ましい。
【００２０】
なお、基板の端面とは、上面と下面との間の基板の厚みを形成する面である。また端縁部は、上面または下面の周縁近傍の領域であり、周縁に沿って所定幅の枠状の領域として設定されるのが望ましい。
【００２１】
上記のように、いずれの基板においても電子部品が搭載されない基板の端面または端縁部にプラテンを接触させるようにすれば、基板によって部品配置が変わっても、同じプラテンを使用することができるから、製造対象の基板が頻繁に変更されても、プラテンを取り替えるなどの煩雑な処理を行う必要がなく、はんだ付け工程を効率良く進めることができる。
【００２３】
なお、「はんだの融点」は、共晶はんだの場合には約１８３°Ｃ、鉛フリーはんだの場合には２２０〜２３０°Ｃとなるが、上記方法では、必ずしも、はんだ付けの都度、はんだの温度が融点にまで達したかどうかを正確に確認する必要はない。たとえば、あらかじめ、基板を保護した状態のプラテンを所定の強度で加熱した場合に基板上のはんだが溶融するのにかかる加熱時間を計測しておき、以後、同様の加熱強度により、前記計測された時間分の加熱処理を行うようにしてもよい。
【００２４】
上記方法によれば、プラテンにより保護されているはんだ付け処理済の面の電子部品は、プラテンおよびプラテンとの間の空間によって、外部からの熱の作用を受けにくい状態となる。一方、基板に接触している端面または端縁部を介してプラテンからの熱が基板に伝導するので、この基板に伝えられた熱によって、表面のはんだの温度を上昇させることができる。この結果、はんだの温度を融点付近にまで上昇させても、電子部品の温度上昇を抑えて、部品損傷のおそれのある温度より低くすることができ、電子部品の損傷を防止しながら、はんだを完全に溶融することができる。
【００２５】
上記のはんだ付け方法において複数の個片基板が連結されたマルチ基板を処理対象とする場合には、プラテンの凹部はマルチ基板の外形に対応する大きさに形成されるとともに、凹部内に、各個片基板間の境界に接触する高さの段部が形成される。
【００２６】
上記のようにすれば、マルチ基板全体の端面または端縁部を介した熱伝搬に加えて、個片基板間の境界を介しても基板に熱が伝搬し、基板の温度を上昇させることができる。
【００２９】
さらに、他の好ましい態様においては、両面実装基板の下面側および上面側にそれぞれ加熱装置を配備して、下面および上面の双方の側から基板を過熱する。この場合、下面側からのプラテンの加熱だけでは、はんだ（特に下面側のはんだ）が融点に達することのないように、下面側の加熱装置からの加熱強度を設定しておき、上面側からの加熱処理を行うことによって、上面のはんだは溶融させるが、下面のはんだ付け後のはんだを再溶融しないようにすることができる。なお、上面側からの加熱は、下面側からの加熱処理による不足分を補うものであるから、上面の実装部品を損傷するおそれのない強度にしても、はんだを溶融させることが可能となる。
【００３０】
さらに、この発明では、両面実装基板を支持するプラテンを網状または多数の孔が形成された面状体の上面に設置し、前記面状体の下方に熱線または熱風を発する加熱装置を配備して、この面状体の下面に熱線または熱風をあてることにより前記プラテンを加熱することができる。
前記面状体は、たとえば、金属メッシュ、多数の小孔が形成された金属板などの耐熱性を具備する材料により構成するのが望ましい。なお、この面状体は、基板およびプラテンを搬送するコンベア装置の搬送面を構成することができるが、これに限らず、基板およびプラテンを、固定した状態で支持するようにしてもよい。
【００３１】
また、この発明では、両面実装基板を支持するプラテンを熱透過性を有する材料による面状体の上面に設置し、前記面状体の下方に熱線を発する加熱装置を配備して前記面状体の下面に熱線をあてて、この面状体を通過した熱線により前記プラテンを加熱することもできる。たとえば、熱源に赤外線ヒータを使用する場合には、赤外線を透過する機能を持つガラスにより面状体を構成することができる。
【００３２】
この発明にかかるはんだ付け方法は、特に、基板上の各電子部品を鉛フリーはんだによりはんだ付けする場合に適用されるのが望ましい。前記したように、鉛フリーはんだの融点は、電子部品の損傷温度に近いので、はんだ付けの過程で電子部品が損傷する可能性は、共晶はんだによるはんだ付けを行う場合よりも高くなる。この発明によれば、基板表面の温度がはんだの融点になるまで加熱処理を行っても、電子部品の温度上昇を抑えることができるから、電子部品の損傷を防止しながら、はんだを完全に溶融して適切なはんだ付けを行うことができる。
【００３３】
つぎに、この発明にかかるリフローはんだ付け装置は、両面実装基板を支持する金属製のプラテンと、このプラテンを搭載するための面状体を有する基板支持装置と、熱線または熱風を発する加熱装置とを具備する。前記プラテンは、前記基板のはんだ付け処理済の電子部品を収容可能な深さと両面実装基板の外形に対応する大きさとを有する凹部と、この凹部内にはんだ付け処理済みの電子部品が収容されたときに前記基板の端面または端縁部に接触して基板を支持する基板支持部とを具備する。また、基板支持装置の面状体は、網状もしくは多数の孔が形成された面状体、または熱透過性を有する材料により形成された面状体であって、加熱装置は少なくとも前記面状体の下方に配備される。
【００３５】
なお、装置内部で基板およびプラテンを搬送しながら加熱処理を行う場合には、この搬送路に沿って配備される複数のヒータにより、加熱装置を構成することができる。また、この加熱装置に設定される加熱強度または加熱時間は、基板に使用されるはんだの種類に応じて変更できるようにするのが望ましい。
【００３７】
基板支持装置は、前記面状体の上面を搬送面とするコンベア装置として構成するのが望ましいが、これに限らず、前記面状体を移動させずに、プラテンおよび基板を固定した状態で支持するように構成することもできる。
【００３８】
上記の構成によれば、プラテンおよび基板を面状体の上面に支持するとともに、下方からの熱線や熱風をこの支持面から透過させて、プラテンを加熱することができる。
【００３９】
さらに上記態様にかかるリフローはんだ付け装置では、前記加熱装置は、前記面状体の下方に配備されるヒータとともに、前記基板支持装置の上方に配備される第２のヒータを含む。
この第２のヒータは、下方側のヒータによる加熱処理を補助するためのものであり、その強度は、基板上面の電子部品の温度が損傷のおそれがある温度にまで上昇しないことを条件に設定されるのが望ましい（望ましくは、下方のヒータよりも小さい加熱強度になるようにするとよい。）。
【００４０】
上記構成によれば、両面実装基板を処理する場合に、下面側のはんだを溶融することなく、上面のはんだを溶融することができる。なお、第１，第２のヒータとも、複数個、設けることが可能である。
【００４１】
この発明のリフローはんだ付け装置によれば、鉛フリーはんだが搭載された基板を処理する場合にも、電子部品の温度上昇を抑えながら基板面をはんだの融点付近にまで加熱して、はんだを完全に溶融することができる。よって、電子部品の損傷やはんだ付け不良が生じるのを防止することができ、適正なはんだ付けを行うことができる。
【００４２】
また、プラテンは、いずれの基板でも部品が実装されることのない端面または端縁部に接触して基板を支持するように構成されるので、処理対象の基板が変更されたり、両面実装基板の各面を順に処理する場合にも、同一のプラテンを使用することができ、処理効率の低下やコストの上昇を防ぐことができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明が適用されたリフローはんだ付け装置の概略構成を示す。
このリフローはんだ付け装置３（以下、単に「はんだ付け装置３」という。）は、基板製造ラインに組みこまれており、図示しないはんだ印刷機やマウンタで処理された後の部品実装基板を取り込み、リフロー法によるはんだ付け処理を実行する。
【００４４】
なお、以下では、「両面実装基板１００」「片面実装基板１０１」というように、実装部品やはんだなどの全体構成も含めた処理対象基板を、個別の符号により示す。一方、これらの基板１００，１０１に共通する基板本体、すなわち、部品やはんだを含まないプリント基板自体を、単に「基板１」として表すことにする。また、符号を付けずに「基板」とした場合には、各種の部品実装基板を含めて示しているものとする。
【００４５】
上記はんだ付け装置３に導入される基板１には、鉛フリーはんだが搭載されている。
図１において、３Ａは、前記はんだ付け装置３の装置本体であり、その内部には、基板搬送用のコンベア４が設けられる。この実施例のコンベア４は、金属メッシュ製の搬送ベルトを具備するもので、コンベア４の上方および下方には、それぞれ複数個（図示例では３個ずつ）の赤外線パネルヒータ（以下、単に「ヒータ」と呼び、上方のヒータを５ａ、下方のヒータを５ｂとして示す。）が、搬送方向Ｐに沿って配備されている。
【００４６】
この実施例では、処理対象の基板１を、はんだ付けの対象面を上にした状態でプラテン２により支持し、このプラテン２をコンベア４により搬送しながら上下の各ヒータ５ａ，５ｂによる加熱処理を施すことにより、基板１の上面のはんだを溶融するようにしている。
なお、プラテン２は、アルミニウムなどの金属を成型加工した後、その成型品の表面に、黒色アルマイトなどの熱吸収性の高い材料を吹き付けて構成される。
【００４７】
図２（１）（２）は、前記プラテン２の構成例を示す斜視図および断面図である。
図示例のプラテン２は、所定の厚みを持つ板状の本体部２１に２個の基板支持部２０，２０が形成されて成る。各基板支持部２０は、それぞれ１枚の両面実装基板１００を支持するためのもので、前記本体部２１の上面から所定の深さまでに形成された凹部２２により構成される。
【００４８】
前記凹部２２の端縁は、基板１の外形に対応する大きさの矩形状に形成され、内部には、上端縁から所定距離だけ下がった段部２３が、内周全体にわたって形成される。前記段部２３の上面は、基板１の端縁部（基板１の端縁に沿う一定幅の枠状領域であり、処理対象となる複数種の基板１のいずれにも部品が実装されていない領域に相当する。）に対応する幅を具備する。また凹部２２の内底面に対する段部２３の高さは、基板１の下面側に実装される電子部品の高さよりも大きくなるように設定される。
【００４９】
図３（１）（２）は、上記構成のプラテン２により、両面実装基板１００を支持した状態を示す斜視図および断面図である。なお、図中の６は、はんだ付け対象の部品を、７はそのはんだを、８，９は下面側のはんだ付け処理済みの部品を、それぞれ示す。
【００５０】
前記したように、各基板支持部２０の凹部２２の周縁は、基板１の外形に対応しているので、前記基板１は、その下面の端縁部を前記段部２３の上面に、また端面の下部を凹部２２の内周の上端部に、それぞれ接触させた状態で凹部２２内に固定支持される。また、このとき、基板１の下面側の主要部分（前記端部以外の部分）は、前記段部２３と凹部２２の内底面との間の空間内に収容される。
【００５１】
図４は、前記プラテン２に支持された両面実装基板１に対する加熱処理の具体例を示す。
この例の基板１は、プラテン２に支持された状態でコンベア４上に設置され、前記矢印Ｐの方向に搬送されながら、上下各方向からの加熱処理を受ける。
下方のヒータ５ｂからの赤外線は、コンベア４の金属メッシュを通過してプラテン２に作用する。これによりプラテン２が加熱され、さらに、その熱が前記基板支持部２０の段部２３や凹部２２の上端部から基板１に伝搬して、基板１の温度が上昇する。この基板１の温度上昇に伴い、はんだの温度も上昇する。また、基板１の上面は、上方のヒータ５ａによる加熱処理を受けるので、上面のはんだ７の温度は、下面の溶着済みのはんだ（図示せず。）よりも、高い温度にまで上昇するようになる。
【００５２】
この実施例では、下方のヒータ５ｂによりプラテン２を加熱する処理だけでは、はんだが溶融しないようにして、上方のヒータ５ａの補助的な加熱処理により、上面のはんだ７のみが溶着するようにしている。たとえば、基板１の搬送が終了するまでのうちに、下方からの加熱処理によって、基板１の表面温度を１５０°Ｃ付近にまで上昇させるとともに、上方からの加熱処理により、上面側のはんだをその融点に対応する温度（２２０〜２３０°Ｃ）まで上昇させるように、各ヒータ５ａ，５ｂの加熱強度を設定する。このような設定によれば、下面側の溶着済みのはんだを再溶融させることなく、上面側のはんだのみを溶融することができる。
【００５３】
また、基板１の下面側の温度上昇を抑えるとともに、下面側の電子部品８，９を、プラテン２内の空間により保護することによって、これらの部品８，９の温度上昇を抑えることができる。加えて、上方からの加熱は、プラテン２の加熱処理で足らない熱を補う目的で行われるので、上方のヒータ５ａの加熱強度を、部品６の損傷のおそれがない強度に設定することができ、上方の電子部品６についても、温度上昇を抑えることができる。
よって、上面、下面のいずれの電子部品６，８，９も損傷温度にまで上昇させることなく、上面のはんだ７を十分に加熱して、適正なはんだ付けを行うことができる。
【００５４】
なお、両面実装基板１００に対するはんだ付けを行う場合には、上記のように、プラテン２の基板支持部２０の内周縁に段部２２を設け、この段部２２により、基板１の端縁部および端面の下部のみをプラテン２に接触させるようにしたが、片面実装基板において、電子部品の実装されていない方の面を下面とする場合には、下面全体をプラテンに接触させてもよい。
【００５５】
図５は、片面実装基板１０１に対する加熱処理の具体例を示す。この実施例のプラテン２Ａも、前記図２と同様の本体部２１を具備するが、その基板支持部２０ａには、段部は設けられていない。なお、段部が設けられない分、基板支持部２０を構成する凹部２２ａは、前記図２〜４の例よりも浅く形成される。
【００５６】
上記構成において、基板１は、電子部品が実装されていない方の面を下側にして、この下面全体が前記凹部２２の内底面に接するように凹部２２内に嵌め込まれた状態で支持され、コンベア４により搬送される。この例では、下方のヒータ５ｂのみの加熱処理を行うようにしている。この場合、ヒータ５ｂからの赤外線によりプラテン２Ａが加熱されると、このプラテン２Ａに生じた熱は、基板１の下面全体、および凹部２２ａの上端に接する端面を介して基板１に伝搬するので、上面側のはんだ７の温度が上昇する。一方、電子部品６については、プラテン２Ａや基板１を介した間接的な加熱処理により、上方から直接加熱する場合よりも温度上昇を抑えることができる。よって、電子部品６が損傷温度にまで上昇しないうちに、はんだ７の温度をその融点まで上昇させることができ、電子部品６の損傷およびはんだ付け不良をともに防止することができる。
【００５７】
なお、上記のような片面実装基板１０１についても、前記図２の両面実装基板１００の場合と同じプラテン２を使用してもよい。この場合、上下両方向から加熱を行ってもよいが、下面側に部品が配備されていない分、下方からの加熱を強くすることができるので、下方からの加熱処理のみで対応するようにしてもよい。また、プラテン２により上方の部品実装面を保護し、上方から加熱をおこなうようにしてもよい。
【００５８】
このように、基板の種類や実装の状態を問わずに、共通のプラテンを使用するようにすれば、製造対象の基板が頻繁に変わるような製造ラインでも、プラテンを取り替える必要がなくなり、効率の良いはんだ付け処理を行うことができる。
【００５９】
なお、両面実装基板１００用のプラテン２については、凹部２２内に段部２３を設ける代わりに、凹部２２の周縁を基板１の外形よりも小さく形成し、基板１の端縁部を本体２５の上面に接触させるようにしてもよい。また、片面実装基板１０１用のプラテン２Ａについては、凹部２２ａを設けず、本体部２５の上面に直接基板１を載せるようにしてもよい。
【００６０】
さらに、複数の基板１を連結したマルチ基板を処理する場合にも、同様の構成のプラテンにより基板を支持および保護しながら加熱処理を行うことにより、電子部品の損傷やはんだ付け不良を防止することができる。
【００６１】
図６は、両面実装式のマルチ基板１１に対する加熱処理の具体例を示す。この例のプラテン２Ｂは、マルチ基板１１の大きさに応じて、前記図２のプラテン２よりも大きな本体部２５を具備する。この本体部２５には、マルチ基板１１の外形に対応する大きさの凹部２７により成る基板支持部２６が形成され、前記凹部２７の内周および個々の基板１間の境界（図中、点線により示す。）に沿って、それぞれ段部２８，２９が形成される。
【００６２】
上記において、マルチ基板１１は、個々の基板の端縁が段部２８，２９に接触し、また凹部２７に向かい合う端面の下部が凹部２７の内周上端部に接触した状態で、凹部２７内に固定支持され、コンベア４により搬送される。なお、この例でも、前記図４の場合と同様に、下方のヒータ５ｂによりプラテン２Ｂを加熱して、前記段部から各基板の端縁部を介した熱伝搬により各基板の温度を上昇させるとともに、上方のヒータ５ａによる補助的な加熱により、各基板１の上面側のはんだ７の温度をその融点にまで上昇させる。
【００６３】
図７は、片面実装式のマルチ基板１２に対する加熱処理の具体例を示す。この実施例に使用されるプラテン２Ｃは、前記図６の例と同様の本体部２５に、マルチ基板１２の外形に応じた凹部２７ａによる基板支持部２６ａを具備するが、この凹部２７ａには段部は設けられていない。マルチ基板１２は、前記図５の例と同様に、電子部品が実装されていない方の面を下にして、この下面全体を前記凹部２７の内底面に接触させた状態で凹部２７内に嵌め込まれる。また、加熱処理についても、図５の例と同様に、下方のヒータ５ｂによりプラテン２Ｃを加熱する処理のみで、上面のはんだを溶融させる。
【００６４】
なお、上記した各実施例では、いずれも、基板の下面をプラテンにより保護した状態で上面側のはんだを溶融するようにしているが、これに限らず、はんだ付け対象の上面をプラテンで保護しつつ、上面側からの加熱処理によりはんだを溶融してもよい。
【００６５】
【発明の効果】
この発明によれば、いずれの基板でも部品が実装されることがない基板の端面または端縁部に接触するプラテンにより、片方の面のはんだ付け処理が終了した両面実装基板をそのはんだ付け処理済の面が保護された状態で支持し、プラテンを加熱することによって、電子部品の温度上昇を抑えながら、はんだの温度を融点まで上昇させるようにしたから、電子部品の損傷およびはんだ付け不良を防止して、適切なはんだ付け処理を行うことができる。
【００６６】
また、この発明によれば、基板の種類が変わった場合にも、同様の構成のプラテンを使用することができるから、はんだ付けの対象が変わる都度、プラテンを取り替える必要がない。よって、はんだ付け工程の効率を低下させたり、コスト高を招くことなく、品質の良い基板を製作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用されたリフローはんだ付け装置の概略構成を示す図である。
【図２】プラテンの構成例を示す斜視図および断面図である。
【図３】図２のプラテンに基板が装着された状態を示す斜視図および断面図である。
【図４】両面実装基板に対する加熱処理の具体例を示す図である。
【図５】片面実装基板に対する加熱処理の具体例を示す図である。
【図６】両面実装のマルチ基板に対する加熱処理の具体例を示す図である。
【図７】片面実装のマルチ基板に対する加熱処理の具体例を示す図である。
【図８】従来のリフローはんだ付け装置における加熱処理の例を示す図である。
【図９】加熱過程における部品の温度変化をはんだの融点や部品損傷温度に対応づけて示すグラフである。
【符号の説明】
１基板
２プラテン
３リフローはんだ付け装置
４コンベア
５ａ，５ｂヒータ
２０基板支持部
２２凹部
２３段部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention executes a method for performing a soldering process by a reflow method on a printed circuit board after mounting a component (hereinafter referred to as “component mounting board” or simply “board”), and this soldering method. The present invention relates to a reflow soldering apparatus.
[0002]
[Prior art]
In a general reflow soldering apparatus, a board that has undergone a cream solder pattern printing process and an electronic part mounting process is carried in, and this board is heated while being conveyed by a conveyor, thereby soldering each electronic part. Like to do.
In the following, an electronic component may be simply referred to as “component”.
[0003]
FIG. 8 shows a specific example of soldering a double-sided mounting board by the reflow method. FIG. 8 shows a state in which the substrate is viewed from the rear side of the substrate conveyance path, in which 200 is a substrate, 202 is an electronic component to be soldered, and 203 is solder. Reference numerals 206 and 207 denote rails that constitute a substrate transport path, and a heater 208 for heating is disposed below the rails.
[0004]
In the above, the lower surface side of the substrate 200 is in a state where soldering is completed in a separate process in advance. 204 and 205 in the figure are soldered parts on the lower surface side. The rails 206 and 207 move the substrate 200 in a direction perpendicular to the paper surface in the drawing while supporting the edge of the substrate 200 in the longitudinal direction. During this conveyance process, the temperature of the substrate 200 rises due to the heat from the heater 208, and the solder 203 on the upper surface melts.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, in view of environmental problems, the frequency of using lead-free solder (lead-free solder) for component mounting boards is increasing. However, this lead-free solder has a disadvantage that the melting temperature is higher than that of the conventional eutectic solder, and the difference between the melting temperature and the damage temperature of the electronic component is small.
[0006]
FIG. 9 shows a change state of the temperature of the electronic component when the heat treatment using infrared rays is performed. In the figure, 183 ° C. is the melting point of eutectic solder, and 230 ° C. is the upper limit of the numerical range including the melting point of lead-free solder. The temperature at which the electronic component is damaged is around 240 ° C.
[0007]
Three curves a, b, and c in the figure show temperature changes when heating is continued for each individual electronic component at a constant intensity. According to these curves, variations in temperature change patterns in electronic components are caused by differences in heat capacity between components and differences in infrared absorption characteristics. However, in any electronic component, when eutectic solder is mounted, the temperature range between the melting point of the solder and the temperature at which the electronic component may be damaged (hereinafter referred to as “component damage temperature”). Is wide enough. On the other hand, when lead-free solder is mounted, the temperature range between the melting point of the solder and the component damage temperature is only around 10 ° C, and there is almost no margin after the solder reaches the melting point. It becomes.
[0008]
As described above, when lead-free solder is used, the electronic component may be damaged if the surface temperature of the substrate is increased due to melting of the solder. On the other hand, if the heating strength and the heating time are suppressed in order to prevent damage to the electronic components, the solder may not be sufficiently melted, resulting in poor soldering.
[0009]
Further, in the example of FIG. 8 described above, in order to protect the electronic component 202 on the upper surface of the double-sided mounting substrate 200 to be soldered, the substrate 200 is conveyed by rails 206 and 207 so that the lower portion of the substrate 200 is opened. Thus, heating is performed from below. However, when lead-free solder is used, when the solder 203 on the upper surface reaches the melting point, the temperature of the mounted electronic components 204 and 205 on the lower surface of the board may rise to near the damage temperature. is there. In addition, the solder on the bottom surface that has been welded may be remelted and the electronic component may be lost.
[0010]
In addition, there exist some which were disclosed by the following patent documents 1 and 2 as a prior art aiming at preventing the temperature rise of an electronic component.
In Patent Document 1, in a state where a substrate is placed on a grid-like pallet having a large number of holes, heat is applied from below the pallet, and an electronic component whose temperature rises more easily than other electronic components (smaller than other components). By shielding the hole corresponding to the component, the temperature rise of the electronic component is suppressed and the temperature of each electronic component on the substrate is made uniform.
[0011]
[Patent Document 1]
JP 2002-171056 A
(See paragraphs [0025] and [0026], FIG. 2.)
[0012]
Further, in Patent Document 2, an electronic component for which the reflow temperature is desired to be set low is protected from above by a cover, and heat transfer is reduced by a space inside the cover, thereby suppressing an increase in temperature of the electronic component. ing.
[0013]
[Patent Document 2]
JP 2002-208772 A
(See paragraphs [0044] and [0045], FIG. 1.)
[0014]
In each of Patent Documents 1 and 2, an electronic component that is desired to prevent temperature rise on a substrate is protected by a shielding part or a cover. Such a method can fix the position of the shielding portion and the cover when the types of substrates to be manufactured are limited, but the substrate is changed when manufacturing many types of substrates little by little. Each time the setting of the shielding part and the cover must be changed, there arises a problem that the efficiency is lowered.
[0015]
  This invention was made paying attention to the above problems,When soldering the other side of the double-sided mounting board that has been soldered on one side,The object is to reduce the occurrence of defects due to soldering by avoiding damage to electronic components and unmelted solder.
  In addition, when performing soldering processing of a plurality of types of substrates, the present invention causes a decrease in efficiency and an increase in cost in the soldering process by sharing a configuration necessary for achieving the above-described object. The purpose is to make it possible to manufacture a high-quality substrate.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the present invention provides:A double-sided mounting board on which the soldered parts are mounted on the bottom surface and the electronic components and solder to be soldered are supplied to each component mounting position on the top surface is heated by a heating device at least from the bottom surface side of the double-sided mounting board. In the soldering method in which each electronic component is soldered to the upper surface of the double-sided mounting board by melting the solder at each component mounting position, the double-sided mounting board has a depth sufficient to accommodate the soldered electronic parts and both sides. It is supported by a metal platen provided with a recess having a size corresponding to the outer shape of the mounting board, the soldered electronic component is accommodated in the space of the recess, and the end surface or edge of the substrate is used as the platen. In the state of contact, the platen is heated by the heating device, and the heat is propagated from the platen to the double-sided mounting board to solder the electronic component to be soldered. The temperature was elevated to the platen until the solder is a temperature corresponding to the melting pointI try to heat it.
[0017]
In the above method, the platen functions as a protector that weakens the action of heat on the upper or lower surface of the substrate, and also serves to conduct heat to the substrate by contacting a part of the substrate. The platen is not limited to a single substrate (solid substrate), but can be configured to have a size capable of protecting a plurality of connected substrates (multi-substrate). For heat conduction, it is desirable that the platen contains a material having high heat absorption (for example, black alumite).
[0020]
  In addition,The end surface of the substrate is a surface that forms the thickness of the substrate between the upper surface and the lower surface. The edge portion is a region in the vicinity of the periphery of the upper surface or the lower surface, and is desirably set as a frame-shaped region having a predetermined width along the periphery.
[0021]
  As mentioned above, electronic components are not mounted on any boardBoard edge or edgeIf the platen is brought into contact with each other, the same platen can be used even if the component arrangement changes depending on the substrate. Therefore, even if the substrate to be manufactured is frequently changed, complicated processing such as replacing the platen is performed. There is no need to perform this, and the soldering process can be carried out efficiently.
[0023]
The “melting point of solder” is about 183 ° C. in the case of eutectic solder and 220-230 ° C. in the case of lead-free solder. There is no need to check exactly whether the temperature has reached the melting point. For example, the heating time required for the solder on the substrate to melt when the platen in a state where the substrate is protected is heated at a predetermined strength in advance is measured. You may make it perform the heat processing for the time.
[0024]
  According to the above method, it is protected by the platenOf soldered surfaceThe electronic component is not easily affected by heat from the outside due to the space between the platen and the platen. Meanwhile, substrateEnd face or edge that touchesThe heat from the platen is conducted to the substrate throughSoThe heat transferred to the substrate can raise the temperature of the solder on the surface. As a result, even if the temperature of the solder is raised to near the melting point, the temperature rise of the electronic component can be suppressed and the temperature can be lower than the temperature at which the component may be damaged. It can melt completely.
[0025]
  In the above-described soldering method, when a multi-substrate in which a plurality of individual substrates are connected is a processing target, the platen recess is formed in a size corresponding to the outer shape of the multi-substrate, and each piece is included in the recess. A stepped portion having a height in contact with the boundary between the single substrates is formed.
[0026]
  In this way, in addition to heat propagation through the end face or edge of the entire multi-substrate, heat can also propagate through the boundary between the individual substrates to increase the temperature of the substrate. it can.
[0029]
  further,Other preferred embodimentsInA heating device is provided on each of the lower surface side and the upper surface side of the double-sided mounting substrate, and the substrate is heated from both the lower surface and the upper surface. In this case, the bottom sideTo prevent the solder (especially the solder on the lower surface side) from reaching the melting point only by heating the platen fromLower side heating deviceSet the heating intensity fromTop sideBy performing the heat treatment from above, the solder on the upper surface is melted, but the solder after soldering on the lower surface can be prevented from being remelted. In addition,Top sideHeating fromBottom sideTherefore, the solder can be melted even if the strength is high enough not to damage the mounted components on the upper surface.
[0030]
  Furthermore, in this invention,A platen that supports the double-sided mounting boardInstalled on the upper surface of a net or a planar body having a large number of holes,A heating device that emits hot wire or hot air is installed below,The platen can be heated by applying a hot wire or hot air to the lower surface.
  The planar body is preferably made of a material having heat resistance such as a metal mesh or a metal plate having a large number of small holes. In addition, although this planar body can comprise the conveyance surface of the conveyor apparatus which conveys a board | substrate and a platen, you may make it support not only this but a board | substrate and a platen in the fixed state.
[0031]
  In the present invention,A platen that supports the double-sided mounting boardInstalled on the upper surface of the planar body made of a material having heat permeability,A heating device that emits heat rays is provided below toThe platen can also be heated by applying a heat ray to the lower surface and passing through the sheet. For example, when an infrared heater is used as the heat source, the planar body can be made of glass having a function of transmitting infrared rays.
[0032]
The soldering method according to the present invention is preferably applied particularly when each electronic component on the substrate is soldered by lead-free solder. As described above, since the melting point of the lead-free solder is close to the damage temperature of the electronic component, the possibility that the electronic component is damaged during the soldering process is higher than that in the case of soldering with eutectic solder. According to this invention, even if heat treatment is performed until the temperature of the substrate surface reaches the melting point of the solder, the temperature rise of the electronic component can be suppressed, so that the solder is completely melted while preventing damage to the electronic component. Thus, appropriate soldering can be performed.
[0033]
  Next, the reflow soldering apparatus according to the present invention is:A metal platen that supports the double-sided mounting substrate, a substrate support device having a planar body for mounting the platen, and a heating device that generates hot wire or hot air are provided. The platen has a recess having a depth capable of accommodating the electronic component subjected to the soldering process on the substrate and a size corresponding to the outer shape of the double-sided mounting substrate, and the electronic component subjected to the soldering process is accommodated in the recess. And a substrate support part for supporting the substrate in contact with the end surface or edge of the substrate. Further, the planar body of the substrate support device is a planar body or a planar body in which a large number of holes are formed, or a planar body formed of a material having heat permeability, and the heating device is at least the planar body. Deployed below.
[0035]
  In addition,In the case where the heat treatment is performed while the substrate and the platen are being conveyed inside the apparatus, the heating apparatus can be configured by a plurality of heaters arranged along the conveyance path. Moreover, it is desirable that the heating intensity or heating time set in the heating device can be changed according to the type of solder used for the substrate.
[0037]
  Substrate support deviceIs preferably configured as a conveyor device having the upper surface of the planar body as a transport surface, but is not limited thereto, and the platen and the substrate are supported in a fixed state without moving the planar body. It can also be configured.
[0038]
  aboveConstitutionAccording to this, while supporting a platen and a board | substrate on the upper surface of a planar body, the platen can be heated by permeating | transmitting a heat ray and hot air from the downward direction from this support surface.
[0039]
  Furthermore, in the reflow soldering apparatus according to the above aspect, the heating device includes the heater disposed below the planar body and the substrate supportapparatusA second heater disposed above.
  This second heater is for assisting the heat treatment by the heater on the lower side, and its strength is set on the condition that the temperature of the electronic component on the upper surface of the substrate does not rise to a temperature at which it may be damaged. (It is desirable that the heating intensity is smaller than that of the lower heater.)
[0040]
According to the above configuration, when processing a double-sided mounting board, the solder on the upper surface can be melted without melting the solder on the lower surface. A plurality of first and second heaters can be provided.
[0041]
  Of this inventionAccording to the reflow soldering device, even when processing a board with lead-free solder, the board surface is heated to the vicinity of the melting point of the solder while suppressing the temperature rise of the electronic component, thereby completely melting the solder. be able to. Therefore, it is possible to prevent the electronic components from being damaged and poor soldering, and appropriate soldering can be performed.
[0042]
  Also,The platenComponents are not mounted on any boardEnd face or edgeContactAnd is configured to support the substrateEven when the substrate to be processed is changed, or when each surface of the double-sided mounting substrate is processed in order, the same platen can be used, and a reduction in processing efficiency and an increase in cost can be prevented.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic configuration of a reflow soldering apparatus to which the present invention is applied.
This reflow soldering apparatus 3 (hereinafter simply referred to as “soldering apparatus 3”) is incorporated in a board production line, takes in a component mounting board after being processed by a solder printer or mounter (not shown), Execute soldering process by reflow method.
[0044]
In the following description, the processing target board including the entire configuration of mounted components, solder, and the like, such as “double-sided mounting board 100” and “single-sided mounting board 101”, is indicated by individual symbols. On the other hand, a substrate body common to these substrates 100 and 101, that is, a printed circuit board itself that does not include components and solder, is simply represented as “substrate 1”. Further, when “substrate” is used without a reference numeral, it is shown including various component mounting substrates.
[0045]
Lead-free solder is mounted on the substrate 1 introduced into the soldering apparatus 3.
In FIG. 1, 3A is the apparatus main body of the soldering apparatus 3, and the conveyor 4 for board | substrate conveyance is provided in the inside. The conveyor 4 of this embodiment is provided with a conveyor belt made of metal mesh, and a plurality (three in the illustrated example) of infrared panel heaters (hereinafter simply “heaters”) are provided above and below the conveyor 4, respectively. The upper heater is indicated as 5a and the lower heater is indicated as 5b.) Are provided along the transport direction P.
[0046]
In this embodiment, the substrate 1 to be processed is supported by the platen 2 with the surface to be soldered facing up, and the platen 2 is conveyed by the conveyor 4 and heated by the upper and lower heaters 5a and 5b. By applying, the solder on the upper surface of the substrate 1 is melted.
The platen 2 is configured by molding a metal such as aluminum and then spraying a material having high heat absorption such as black alumite on the surface of the molded product.
[0047]
FIGS. 2A and 2B are a perspective view and a cross-sectional view showing a configuration example of the platen 2.
The platen 2 in the illustrated example is formed by forming two substrate support portions 20 and 20 on a plate-like main body portion 21 having a predetermined thickness. Each substrate support portion 20 is for supporting a single double-sided mounting substrate 100, and is constituted by a recess 22 formed from the upper surface of the main body portion 21 to a predetermined depth.
[0048]
The edge of the concave portion 22 is formed in a rectangular shape having a size corresponding to the outer shape of the substrate 1, and a stepped portion 23 that is lowered by a predetermined distance from the upper edge is formed inside the entire inner periphery. The upper surface of the stepped portion 23 is an edge portion of the substrate 1 (a frame-shaped region having a constant width along the edge of the substrate 1, and no component is mounted on any of the plurality of types of substrates 1 to be processed. Corresponding to the region). Further, the height of the stepped portion 23 with respect to the inner bottom surface of the recess 22 is set to be larger than the height of the electronic component mounted on the lower surface side of the substrate 1.
[0049]
FIGS. 3A and 3B are a perspective view and a cross-sectional view showing a state in which the double-sided mounting substrate 100 is supported by the platen 2 having the above configuration. In the figure, 6 indicates a part to be soldered, 7 indicates the solder, and 8 and 9 indicate parts subjected to soldering processing on the lower surface side.
[0050]
  As described above, the peripheral edge of the concave portion 22 of each substrate support portion 20 corresponds to the outer shape of the substrate 1, so that the substrate 1 has an end edge on the lower surface on the upper surface of the stepped portion 23 and an end surface. The recesses are in contact with the upper end of the inner periphery of the recess 22 respectively.22Fixed and supported inside. At this time, the main part (the part other than the end part) on the lower surface side of the substrate 1 is accommodated in a space between the step part 23 and the inner bottom surface of the recessed part 22.
[0051]
FIG. 4 shows a specific example of heat treatment for the double-sided mounting substrate 1 supported by the platen 2.
The substrate 1 in this example is placed on the conveyor 4 while being supported by the platen 2 and is subjected to heat treatment from the upper and lower directions while being conveyed in the direction of the arrow P.
Infrared rays from the lower heater 5 b act on the platen 2 through the metal mesh of the conveyor 4. As a result, the platen 2 is heated, and further, the heat propagates from the stepped portion 23 of the substrate supporting portion 20 and the upper end portion of the recessed portion 22 to the substrate 1 and the temperature of the substrate 1 rises. As the temperature of the substrate 1 increases, the temperature of the solder also increases. Further, since the upper surface of the substrate 1 is subjected to heat treatment by the upper heater 5a, the temperature of the solder 7 on the upper surface rises to a higher temperature than the solder (not shown) on the lower surface. Become.
[0052]
In this embodiment, the solder is not melted only by the process of heating the platen 2 by the lower heater 5b, and only the solder 7 on the upper surface is welded by the auxiliary heating process of the upper heater 5a. Yes. For example, before the transfer of the substrate 1 is finished, the surface temperature of the substrate 1 is raised to near 150 ° C. by the heat treatment from below, and the solder on the upper surface side is removed by the heat treatment from above. The heating intensity of each heater 5a, 5b is set so as to increase to a temperature (220 to 230 ° C.) corresponding to the melting point. According to such a setting, it is possible to melt only the solder on the upper surface side without remelting the solder that has been welded on the lower surface side.
[0053]
Further, by suppressing the temperature rise on the lower surface side of the substrate 1 and protecting the electronic components 8 and 9 on the lower surface side by the space in the platen 2, the temperature rise of these components 8 and 9 can be suppressed. In addition, since the heating from above is performed for the purpose of compensating for heat that is not sufficient by the heat treatment of the platen 2, the heating intensity of the upper heater 5 a can be set to a level at which there is no fear of damage to the component 6. The temperature rise of the upper electronic component 6 can also be suppressed.
Therefore, it is possible to perform appropriate soldering by sufficiently heating the solder 7 on the upper surface without raising any of the electronic components 6, 8, 9 on the upper surface and the lower surface to the damage temperature.
[0054]
When soldering to the double-sided mounting substrate 100, as described above, the step portion 22 is provided on the inner peripheral edge of the substrate support portion 20 of the platen 2, and the step portion 22 causes the edge portion of the substrate 1 and Although only the lower part of the end surface is brought into contact with the platen 2, when the surface on which the electronic component is not mounted is used as the lower surface in the single-sided mounting board, the entire lower surface may be brought into contact with the platen.
[0055]
FIG. 5 shows a specific example of the heat treatment for the single-sided mounting substrate 101. The platen 2A of this embodiment also includes a main body portion 21 similar to that shown in FIG. 2, but the substrate support portion 20a is not provided with a stepped portion. Since the stepped portion is not provided, the concave portion 22a constituting the substrate support portion 20 is formed shallower than the examples of FIGS.
[0056]
In the above-described configuration, the substrate 1 is supported in a state where the surface on which the electronic component is not mounted is on the lower side and is fitted in the recess 22 so that the entire lower surface is in contact with the inner bottom surface of the recess 22. It is conveyed by the conveyor 4. In this example, only the lower heater 5b is heated. In this case, when the platen 2A is heated by infrared rays from the heater 5b, the heat generated in the platen 2A propagates to the substrate 1 through the entire lower surface of the substrate 1 and the end surface in contact with the upper end of the recess 22a. The temperature of the solder 7 on the upper surface side increases. On the other hand, the temperature rise of the electronic component 6 can be suppressed by indirect heat treatment via the platen 2 </ b> A or the substrate 1 as compared with the case of direct heating from above. Therefore, the temperature of the solder 7 can be raised to its melting point before the electronic component 6 rises to the damage temperature, and both the damage to the electronic component 6 and poor soldering can be prevented.
[0057]
Note that the same platen 2 as that of the double-sided mounting substrate 100 of FIG. 2 may be used for the single-sided mounting substrate 101 as described above. In this case, the heating may be performed from both the upper and lower directions, but since the heating from the lower side can be strengthened because the parts are not arranged on the lower surface side, only the heat treatment from the lower side can be used. Good. Alternatively, the upper component mounting surface may be protected by the platen 2 and heating may be performed from above.
[0058]
In this way, if a common platen is used regardless of the type of board and the state of mounting, there is no need to replace the platen even in a production line where the board to be manufactured changes frequently, which improves efficiency. A good soldering process can be performed.
[0059]
  For the platen 2 for the double-sided mounting substrate 100, instead of providing the stepped portion 23 in the recess 22, the periphery of the recess 22 is formed smaller than the outer shape of the substrate 1.EdgeMay be brought into contact with the upper surface of the main body 25. In addition, regarding the platen 2 </ b> A for the single-sided mounting substrate 101, the substrate 1 may be directly placed on the upper surface of the main body portion 25 without providing the recess 22 a.
[0060]
Furthermore, when processing a multi-substrate in which a plurality of substrates 1 are connected, heat treatment is performed while supporting and protecting the substrate with a platen having a similar configuration, thereby preventing damage to electronic components and poor soldering. Can do.
[0061]
FIG. 6 shows a specific example of heat treatment for the multi-board 11 of the double-sided mounting type. The platen 2B of this example includes a main body 25 that is larger than the platen 2 of FIG. The main body 25 is formed with a substrate support portion 26 composed of a recess 27 having a size corresponding to the outer shape of the multi-substrate 11, and the inner periphery of the recess 27 and the boundary between the individual substrates 1 (in the figure, by dotted lines). Steps 28 and 29 are formed respectively.
[0062]
In the above, the multi-board 11 has the edge of each substrate in contact with the step portions 28 and 29, and the lower portion of the end face facing the recess 27 is in contact with the upper end of the inner periphery of the recess 27. It is fixedly supported and conveyed by the conveyor 4. Also in this example, as in the case of FIG. 4, the platen 2B is heated by the lower heater 5b, and the temperature of each substrate is increased by heat propagation from the step portion through the edge portion of each substrate. At the same time, the temperature of the solder 7 on the upper surface side of each substrate 1 is raised to its melting point by auxiliary heating by the upper heater 5a.
[0063]
FIG. 7 shows a specific example of the heat treatment for the single-sided mounting type multi-board 12. The platen 2C used in this embodiment is provided with a substrate support portion 26a with a recess 27a corresponding to the outer shape of the multi-substrate 12 in a main body 25 similar to the example of FIG. There is no section. Similarly to the example of FIG. 5, the multi-board 12 is fitted into the recess 27 with the surface on which the electronic component is not mounted facing down and with the entire lower surface in contact with the inner bottom surface of the recess 27. It is. As for the heat treatment, similarly to the example of FIG. 5, the solder on the upper surface is melted only by the heat treatment of the platen 2C by the lower heater 5b.
[0064]
In each of the above embodiments, the solder on the upper surface side is melted in a state where the lower surface of the substrate is protected by the platen. However, the present invention is not limited to this, and the upper surface of the soldering target is protected by the platen. However, the solder may be melted by heat treatment from the upper surface side.
[0065]
【The invention's effect】
  According to this invention,On the end face or edge of the board where no component is mounted on any boardTo contact platenMore, support the double-sided mounting board that has been soldered on one side with its soldered side protected,By heating the platen, the temperature of the solder is raised to the melting point while suppressing the temperature rise of the electronic component, preventing damage to the electronic component and poor soldering,AppropriateSoldering can be performed.
[0066]
Further, according to the present invention, even when the type of the substrate is changed, the platen having the same configuration can be used. Therefore, it is not necessary to replace the platen every time the soldering target is changed. Therefore, it is possible to manufacture a high-quality board without reducing the efficiency of the soldering process or incurring high costs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a reflow soldering apparatus to which the present invention is applied.
2A and 2B are a perspective view and a cross-sectional view illustrating a configuration example of a platen.
3 is a perspective view and a cross-sectional view showing a state where a substrate is mounted on the platen of FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a specific example of heat treatment for a double-sided mounting substrate.
FIG. 5 is a diagram showing a specific example of heat treatment for a single-sided mounting board.
FIG. 6 is a diagram showing a specific example of heat treatment for a multi-board mounted on both sides.
FIG. 7 is a diagram illustrating a specific example of heat treatment for a single-sided multi-substrate.
FIG. 8 is a diagram showing an example of heat treatment in a conventional reflow soldering apparatus.
FIG. 9 is a graph showing a temperature change of a component in a heating process in association with a melting point of solder and a component damage temperature.
[Explanation of symbols]
1 Substrate
2 Platen
3 Reflow soldering equipment
4 conveyor
5a, 5b heater
20 Substrate support
22 recess
23 steps

Claims

A double-sided mounting board on which the soldered parts are mounted on the bottom surface and the electronic components and solder to be soldered are supplied to each component mounting position on the top surface is heated by a heating device at least from the bottom side of the double-sided mounting board In the soldering method of soldering each electronic component to the upper surface of the double-sided mounting board by melting the solder at each component mounting position,
The double-sided mounting substrate is supported by a metal platen having a recess having a depth capable of accommodating a soldered electronic component and a size corresponding to the external shape of the double-sided mounting substrate, and soldered to the space of the recess. Soldering by processing the heat from the platen to the double-sided mounting board by containing the processed electronic components and heating the platen with the heating device while the end face or edge of the board is in contact with the platen A soldering method, wherein the temperature of the solder of the target electronic component is increased and the platen is heated until the solder reaches a temperature corresponding to its melting point .

The soldering method according to claim 1,
The double-sided mounting board is a multi-board in which a plurality of individual boards are connected,
The platen recess is formed in a size corresponding to the outer shape of the multi-substrate, and a stepped portion having a height that contacts a boundary between the individual substrates is formed in the recess .

In the soldering method according to claim 1 or 2,
A soldering method in which a heating device is provided on each of a lower surface side and an upper surface side of the double-sided mounting substrate, and the substrate is heated from both the lower surface and the upper surface .

In the soldering method as described in any one of Claims 1-3 ,
A platen that supports the double-sided mounting substrate is installed on the upper surface of a net-like or planar body having a large number of holes, and a heating device that emits heat rays or hot air is provided below the planar body, A soldering method in which the platen is heated by applying hot wire or hot air to the lower surface .

In the soldering method as described in any one of Claims 1-3 ,
A platen that supports the double-sided mounting substrate is installed on the upper surface of a sheet-like body made of a heat-permeable material, and a heating device that emits heat rays is provided on the lower surface of the sheet-like body so that the heat ray is placed below the sheet-like body A soldering method in which the platen is heated by a hot wire that passes through the planar body .

In the soldering method according to any one of claims 1 to 5,
A soldering method in which each electronic component on the substrate is soldered with lead-free solder .

A device for soldering each mounting component by heating the double-sided mounting substrate and melting the solder supplied in advance to the component mounting position of this substrate,
A metal platen that supports the double-sided mounting substrate, a substrate support device having a planar body for mounting the platen, and a heating device that emits hot wire or hot air ,
The platen has a recess having a depth capable of accommodating the electronic component subjected to the soldering process on the substrate and a size corresponding to the outer shape of the double-sided mounting substrate, and the electronic component subjected to the soldering process is accommodated in the recess. And a substrate support part for supporting the substrate in contact with the end face or edge of the substrate.
The planar body of the substrate support device is a planar body or a planar body in which a large number of holes are formed, or a planar body formed of a material having heat permeability.
The heating device is a reflow soldering device disposed at least below the planar body .

The reflow soldering apparatus according to claim 7,
The reflow soldering apparatus , wherein the heating device includes a first heater disposed below the planar body and a second heater disposed above the substrate support device.