JP4241979B2 - はんだ付け方法およびはんだ付け装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、はんだ付け方法ならびにはんだ付け装置に係り、フレキシブル回路基板のはんだ付けに好適なはんだ付け方法およびはんだ付け装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から回路パターンを形成した可撓性のフィルム基板に、チップ型コンデンサ、抵抗、コネクタなどの電気部品を搭載したいわゆるCOF(Chip On Film)などのフレキシブル回路基板が知られている。
【0003】
このようなフレキシブル回路基板においては、ポリイミド樹脂などの絶縁性素材からなる可撓性を有するフィルム基板の回路パターンと電気部品とを電気的に接続するため、はんだ付け部に供給されたはんだを加熱して溶融するいわゆるリフロー方式のはんだ付け方法が用いられている。
【0004】
このリフロー方式のはんだ付け方法は、例えば、図5に示すように、回路パターン(図示せず)を形成した可撓性のフィルム基板1を用意し、このフィルム基板1の回路パターンの所定位置に形成されたはんだ付けランドの形成部位である加熱を要する要加熱部としてのはんだ付け部2に予め浸漬法などによるはんだメッキを施すか、あるいは、はんだ粉末を樹脂などに混ぜてクリーム状に形成したはんだペーストをスクリーン印刷などにより塗布して予備はんだ層3を形成しておき、前記メッキの予備はんだ層3についてはそのままにして電気部品4を供給し、ついで熱線照射などによりはんだ付け部2の予備はんだ層3を加熱して、図6に示すように、はんだ付け部2の予備はんだ層3を溶融することにより、フィルム基板1の回路パターンと電気部品4とをはんだ付けして電気的に接続するものである。
【0005】
また、他のリフロー方式のはんだ付け方法として、フィルム基板上のはんだ付け部にフラックスを塗布した後、電気部品を供給し、ついではんだボールをはんだ付け部に供給してこれを熱線照射などにより加熱して溶融させることにより、フィルム基板の回路パターンと電気部品とをはんだ付けして電気的に接続する方法も用いられている。
【0006】
このようなはんだリフロー方式のはんだ付け方法を用いる場合、例えば、図7に示すように、フレキシブル回路基板5にポリエステルの補強板などの耐熱性に劣る要熱保護部6が配設されている場合には、はんだを溶融させるために全体を加熱すると、フレキシブル回路基板5の補強板などの要熱保護部6が熱変形してしまう。また、図示しない吸湿した異方性導電膜などの要熱保護部は加熱するとクラックが生じる。
【0007】
そこで、フレキシブル回路基板5に要熱保護部6がある場合には、この要熱保護部6に過剰な熱が伝わらないように、加熱を要する要加熱部としてのはんだ付け部2のみを局所的に加熱してはんだを溶融するスポットはんだリフロー方式などの局所的な加熱によるはんだ付け方法が用いられている。
【0008】
また、従来のリフロー方式のはんだ付けは、フレキシブル回路基板5を、のりやテープなどによりガラス強化エポキシ樹脂やアルミニウムなどにより形成された平板状のフレキシブル回路基板用キャリア(共に図示せず)に貼着して装着し、このフレキシブル回路基板用キャリアを加熱手段の設置箇所を通過するように搬送させることではんだを溶融するようにされている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の局所的な加熱によるリフロー方式のはんだ付けにおいては、局所的な加熱を行うために時間を要し、生産効率がよくないという問題点があった。
【0010】
また、従来のリフロー方式のはんだ付けにおいては、フレキシブル回路基板5をのりやテープなどによりフレキシブル回路基板用キャリアに貼着しているので、フレキシブル回路基板5をフレキシブル回路基板用キャリアの表面に確実に密着させることができない、つまり、フレキシブル回路基板5が変形した状態でフレキシブル回路基板用キャリアに装着され、その結果、すべての要加熱部2に対して均一な加熱を施すことができず、信頼性に優れたはんだ付けを得ることができないという問題点があった。
【0011】
さらに、従来のはんだ付け方法においては、フレキシブル回路基板5をのりやテープなどによりフレキシブル回路基板用キャリアに貼着しするのに多大な労力と時間とを要するという問題点があった。
【0013】
そこで、耐熱性に劣る要熱保護部6がある場合においても、フレキシブル回路基板5のはんだ付けを効率よく行うことのできるはんだ付け方法およびはんだ付け装置が求められている。
【0014】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、フレキシブル回路基板のはんだ付けに好適なはんだ付け方法およびはんだ付け装置を提供することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため特許請求の範囲の請求項に記載の本発明のはんだ付け方法の特徴は、フレキシブル回路基板のはんだ付け部に供給されたはんだを溶融することにより電気部品とフィルム基板に形成した回路パターンとを電気的に接続するはんだ付け方法において、前記フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部を、磁力を有する熱遮蔽部材により挟み込んで被覆することによって保護し、前記フレキシブル回路基板の外周部の両面を、少なくとも一方の基板が磁力を有する1対の枠状の基板からなるフレキシブル回路基板用キャリアにより挟持し、前記フレキシブル回路基板を前記フレキシブル回路基板用キャリアを用いて熱線照射可能な加熱炉内を通過させることによりはんだを溶融させる点にある。そして、このような構成を採用したことにより、フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部をはんだを溶融する際の過剰な熱から確実に保護し、かつ、フレキシブル回路基板に変形を与えないで状態でフレキシブル回路基板のすべてのはんだ付け部のはんだを同時に溶融することができるとともに、はんだ付けに供する複数のフレキシブル回路基板を順次加熱することができるので、信頼性に優れたはんだ付けを効率よく行うことができる。
【0017】
また、請求項に記載の本発明のはんだ付け装置の特徴は、フレキシブル回路基板のはんだ付け部に供給されたはんだを溶融することにより電気部品とフィルム基板に形成した回路パターンとを電気的に接続するはんだ付け装置において、前記フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部を磁力で挟持して保護する1対の熱遮蔽部材と、前記フレキシブル回路基板の外周部の両面を挟持する少なくとも一方の基板が磁力を有する1対の枠状の基板からなるフレキシブル回路基板用キャリアと、熱線照射可能な加熱炉からなる加熱手段と、前記各フレキシブル回路基板用キャリアが載置可能とされかつ前記各フレキシブル回路基板用キャリアが前記加熱手段の加熱炉内を順次通過しうるように形成された搬送手段とを有する点にある。そして、このような構成を採用したことにより、熱遮蔽部材は、フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部をはんだを溶融する際の過剰な熱から確実に保護することができ、各フレキシブル回路基板用キャリアは、フレキシブル回路基板を変形を与えずに容易に挟持することができ、搬送手段は、各フレキシブル回路基板用キャリアが加熱手段の加熱炉内を順次通過するように搬送することができ、加熱手段は、搬送手段により順次搬送されるフレキシブル回路基板用キャリアに装着されたキシブル回路基板の要加熱部であるはんだ付け部を順次加熱することができる。さらに、熱容量の小さなフレキシブル回路基板用キャリアは、加熱に要する熱量を少なくすることができる。したがって、請求項に記載のはんだ付け方法を容易に実行することができる。また、前記熱遮蔽部材は、磁石を固着したアルミニウム板からなることが好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。
【0019】
まず、本発明に係るはんだ付け方法およびはんだ付け装置に用いるフレキシブル回路基板用キャリアの実施形態について説明する。
【0020】
図1は本発明に係るはんだ付け方法およびはんだ付け装置に用いるフレキシブル回路基板用キャリアの実施形態をフレキシブル回路基板とともに示す分解斜視図である。
【0021】
図1に示すように、本実施形態のフレキシブル回路基板用キャリア10は、フレキシブル回路基板11を装着して搬送に供するものであり、ほぼ四角枠状に形成されたほぼ1対の基板12を有している。これらの基板12のうちの図1において下方に示す一方は、フレキシブル回路基板11を下方から支持する支持基板12aとされ、図1において上方に示す他方は、支持基板12a上に載置されたフレキシブル回路基板11を支持基板12a上に保持する保持基板12bとされている。
【0022】
前記支持基板12aと保持基板12bとは、平面ほぼ同一形状に形成されており、それぞれの中心側に位置する四角状の内径の大きさは、フレキシブル回路基板11の図1においてクロスハッチングにて示す本図には表れないはんだ付け部などの加工領域11aとほぼ同一あるいは若干大きく形成されており、フレキシブル回路基板11の少なくとも外周部の両面を支持基板12aと保持基板12bとの間に挟持することができるようになっている。すなわち、両基板12は、フレキシブル回路基板11の少なくとも外周部の両面を挟持可能に形成されている。
【0023】
前記支持基板12aの上面には、複数の磁石部材13が固着されており、各磁石部材13によって支持基板12a上に保持基板12bを保持することができるようになされている。
【0024】
すなわち、本実施形態の保持基板12bは磁石部材13の磁力によって吸着される鉄などの磁性体を素材として形成されており、磁石部材13の磁力によって保持基板12bが支持基板12a上に吸着されるようになされている。さらに詳しくは、支持基板12a上に支持されたフレキシブル回路基板11を介して保持基板12bが支持基板12a上に保持されるようになっている。
【0025】
なお、磁石部材13は、両基板12のうちの少なくとも一方に固着されていればよい。
【0026】
また、磁石部材13の数や磁力を制御することにより、支持基板12aに対する保持基板12bの吸着力を容易に制御することができる。
【0027】
さらに、各基板12の平面形状は、フレキシブル回路基板11の形状に応じて変更することができ、特に、本実施形態の平面四角枠形状に限定されるものではない。
【0028】
さらにまた、磁石部材13を支持基板12aと保持基板12bとの相互に対向する面のそれぞれに配設する構成としてもよい。この場合には、支持基板12aと保持基板12bとの両者を、アルミニウムや耐熱性樹脂などを素材として形成することができるので、フレキシブル回路基板用キャリア10の軽量化と作業性の向上とをより容易に図ることができる。
【0029】
なお、磁石は、長時間高温にさらされると磁力が低下するので、かかる観点からは磁石部材13が固着される基板12の材料としては、アルミニウムのような金属からなる単板あるいは金属と樹脂材料との積層板のように放熱性に優れたものが好ましく採用される。
【0030】
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。
【0031】
本実施形態のフレキシブル回路基板用キャリア10によれば、支持基板12a上にフレキシブル回路基板11を載置し、その上から保持基板12bを載置すると、支持基板12aに配設された磁石部材13の磁力によって保持基板12bがフレキシブル回路基板11を介して支持基板12a上に吸着され、その結果、フレキシブル回路基板11の外周部の両面が、支持基板12aと保持基板12bとの間に密着した状態で挟持され、その結果、フレキシブル回路基板11をフレキシブル回路基板用キャリア10に容易に保持することができる。
【0032】
また、保持基板12bを磁石部材13の磁力に抗して離間させることにより、保持基板12bを支持基板12aから容易に分離することができる。つまり、支持基板12aに対して保持基板12bを容易に着脱することができるので、支持基板12aと保持基板12bとの間に装着したフレキシブル回路基板11を容易に取り外すことができる。
【0033】
したがって、フレキシブル回路基板用キャリア10に対してフレキシブル回路基板11を容易に着脱することができる。
【0034】
また、本実施形態のフレキシブル回路基板用キャリア10は、フレキシブル回路基板11を両基板12の間に単に挟持するだけなので、フレキシブル回路基板11に変形を与えずに容易に挟持することができる。
【0035】
さらに、本実施形態のフレキシブル回路基板用キャリア10は、枠状に形成されているので、従来の平板状のものに比べて熱容量を小さくすることができる。
【0036】
さらにまた、本実施形態のフレキシブル回路基板用キャリア10は、はんだ付けだけでなく各種の加工に用いることもできる。
【0037】
本発明のフレキシブル回路基板用キャリア10を用いるフレキシブル回路基板11としては、可撓性のフィルム基板に配線パターンを形成したフレキシブルプリント配線基板(FPC)、可撓性の絶縁フィルムにプリント配線を施しその上にLSIを搭載したCOF(Chip On Film)、駆動用回路をテープ上に実装したTPC(Tape Carrier Package)などが挙げられる。
【0038】
つぎに、本発明に係るはんだ付け方法を適用した本発明に係るはんだ付け装置の実施形態について説明する。
【0039】
図2は本発明に係るはんだ付け方法を適用した本発明に係るはんだ付け装置の実施形態の要部を示す構成図、図3は熱遮蔽部材によるフレキシブル回路基板の要熱保護部の保護状態の一例を示す分解斜視図、図4は熱遮蔽部材によるフレキシブル回路基板の要熱保護部の保護状態の参考形態を示す図3と同様の図である。
【0040】
本実施形態のはんだ付け装置は、回路パターンを形成した可撓性のフィルム基板に電気部品を搭載したフレキシブル回路基板をワークとし、このワークの要加熱部である電気部品とフィルム基板に形成した回路パターンとのはんだ付け部のはんだを効率よく溶融することにより、リフロー方式のはんだ付けを効率よく行うようにしたものである。
【0041】
図2に示すように、本実施形態のはんだ付け装置20は、前述した実施形態のフレキシブル回路基板用キャリア10(図1参照)を図2左方から右方に向かって所定の経路に沿って移送するためのチェーンコンベアなどからなる搬送手段21を有している。この搬送手段21は、図2において左方上部に示す位置が、フレキシブル回路基板用キャリア10を人手あるいはロボットなどによって搭載する投入位置SPとされており、図2において右方上部に示す位置がはんだを溶融した後のフレキシブル回路基板用キャリア10を取り出す取出位置OPとされている。そして、フレキシブル回路基板用キャリア10が搬送手段21によって搭載位置SPから取出位置OPへ向かう図2に矢印Aにて示す搬送方向へ搬送される途中に加熱手段22が配設されている。この加熱手段22は、熱線照射可能な加熱炉により構成されており、熱線を照射することにより、照射部の最高温度が210〜230℃となるように形成されている。また、本実施形態においては、前記搬送手段21によりフレキシブル回路基板用キャリア10に装着された後述するワーク23が1〜3分程度で加熱手段22たる加熱炉内を通過するように形成されている。さらに、本実施形態の加熱手段22は、熱線をフレキシブル回路基板用キャリア10の上方から照射するように形成されている。なお、加熱手段22としては、フレキシブル回路基板用キャリア10の上下両方向から熱線を照射する構成としてもよい。
【0042】
前記フレキシブル回路基板用キャリア10には、フレキシブル回路基板11、詳しくは、はんだ付けする前のフレキシブル回路基板11がワーク23として装着される。そして、図3に示すように、ワーク23の回路パターン(図示せず)を形成した可撓性のフィルム基板31に、電気部品33を接続する加熱を要する要加熱部としてのはんだ付け部24と、ポリエステルの補強板のような耐熱性に劣る要熱保護部25とがある場合には、図3に示すように、要熱保護部25は、加熱に先立って、熱遮蔽部材26としての磁石27を固着した2枚のアルミニウム板28などにより挟み込まれれて被覆されるようになっている。
【0043】
なお、要熱保護部25を押さえ付けると何らかの問題が生じる場合には、図4の参考形態に示すように、要熱保護部25が収納可能な彫り込み29を具備する全体としてほぼ平板状に形成された熱遮蔽部材26Aによって上方から被覆されるようになっている。
【0044】
前記熱遮蔽部材26、26Aとしては、アルミニウムなどの放熱性に優れかつ軽量なもので形成されたものが好ましい。
【0045】
つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。
【0046】
本実施形態のはんだ付け装置20によれば、ワーク23をフレキシブル回路基板用キャリア10の支持基板12aと保持基板12bとの間に挟持するとともに、ワーク23の要熱保護部25を熱遮蔽部材26,26Aにより挟持あるいは被覆する。そして、ワーク23を装着したフレキシブル回路基板用キャリア10を、搬送手段21の投入位置SPに載置する。すると、ワーク23を装着したフレキシブル回路基板用キャリア10は、搬送手段21によって取出位置OPに向かって搬送される。そして、ワーク23を装着したフレキシブル回路基板用キャリア10は、搬送手段21によって取出位置OPに向かって搬送される途中で熱線照射可能な加熱炉からなる加熱手段22の内部を通過する。そして、ワーク23を装着したフレキシブル回路基板用キャリア10が加熱手段22の加熱炉内を通過する途中で、ワーク23の要加熱部であるはんだ付け部24が210〜230℃に加熱され、はんだ付け部24に配設されたはんだが溶融する。この時、要熱保護部25は、熱遮蔽部材26,26Aにより熱線から保護され、耐熱性の限界内におかれる。そして、フレキシブル回路基板用キャリア10が加熱手段22を通過すると、加熱されたはんだ付け部24が冷却され、その結果、溶融したはんだが固化し、ワーク23の可撓性のフィルム基板31に形成された図示しない回路パターンに電気部品33が電気的に接続する。
【0047】
このように、本実施形態のはんだ付け装置20によれば、熱遮蔽部材26,26Aは、ワーク23の耐熱性に劣る要熱保護部25をはんだを溶融する際の過剰な熱から確実に保護することができるとともに、ワーク23に対して容易に着脱することができる。さらに、枠状とされた熱容量の小さなフレキシブル回路基板用キャリア10は、ワーク23の加熱に要する熱量を少なくすることができるので、省エネルギー化を容易に図ることができる。そして、加熱を要する要加熱部であるはんだ付け部24に位置するはんだは、加熱手段22、つまり加熱炉内を通過する途中で同時に効率よく加熱されて溶融状態となり、その後冷却されて溶融したはんだが固化すると、電気部品33がフィルム基板1の回路パターンに電気的に確実に接続する。また、搬送手段21は、複数のフレキシブル回路基板用キャリア10が加熱手段22、つまり加熱炉内を順次通過するように搬送することができ、その結果、加熱手段22は、複数のフレキシブル回路基板用キャリア10に装着されたワーク23の要加熱部であるはんだ付け部24を順次加熱することができるので、リフロー方式のはんだ付けの生産効率を格段に向上させることができる。
【0048】
したがって、本実施形態のはんだ付け装置20によれば、信頼性に優れたリフロー方式のはんだ付けを効率よく行うことができる。
【0049】
なお、本実施形態のはんだ付け装置20は、フレキシブル回路基板用キャリア10に対するワーク23の着脱を容易に行うことができるので、自動化を容易に図ることもできる。
【0050】
また、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項に記載の本発明のはんだ付け方法によれば、フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部をはんだを溶融する際の過剰な熱から確実に保護し、かつ、フレキシブル回路基板に変形を与えない状態でフレキシブル回路基板のすべてのはんだ付け部のはんだを同時に溶融することができるとともに、はんだ付けに供する複数のフレキシブル回路基板を順次加熱することができるので、信頼性に優れたリフロー方式のはんだ付けを効率よく行うことができるなどの優れた効果を奏する。
【0053】
また、請求項に記載の本発明のはんだ付け装置によれば、熱遮蔽部材は、フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部をはんだを溶融する際の過剰な熱から確実に保護することができ、各フレキシブル回路基板用キャリアは、フレキシブル回路基板を変形を与えずに容易に挟持することができ、搬送手段は、各フレキシブル回路基板用キャリアが加熱手段の加熱炉内をを順次通過するように搬送することができ、加熱手段は、搬送手段により順次搬送されるフレキシブル回路基板用キャリアに装着されたキシブル回路基板の要加熱部であるはんだ付け部を順次加熱することができるなどの優れた効果を奏する。さらに、熱容量の小さなフレキシブル回路基板用キャリアは、加熱に要する熱量を少なくすることができるなどの優れた効果を奏する。したがって、請求項に記載のはんだ付け方法を容易に実行することができるので、信頼性に優れたリフロー方式のはんだ付けを効率よく行うことができるなどの優れた効果を奏する。また、磁石を固着したアルミニウム板からなる熱遮蔽部材は、放熱性に優れかつ軽量なものであるなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るはんだ付け方法およびはんだ付け装置に用いるフレキシブル回路基板用キャリアの実施形態をフレキシブル回路基板とともに示す分解斜視図
【図2】 本発明に係るはんだ付け方法を適用した本発明に係るはんだ付け装置の実施形態の要部を示す構成図
【図3】 熱遮蔽部材によるフレキシブル回路基板の要熱保護部の保護状態の一例を示す分解斜視図
【図4】 熱遮蔽部材によるフレキシブル回路基板の要熱保護部の保護状態の参考形態を示す図3と同様の図
【図5】 従来のリフロー方式のはんだ付け方法のはんだを溶融する前の状態を説明する説明図
【図6】 従来のリフロー方式のはんだ付け方法のはんだを溶融した後の状態を説明する図5と同様の図
【図7】 要熱保護部を有するフレキシブル回路基板を示す説明図

Claims (3)

  1. フレキシブル回路基板のはんだ付け部に供給されたはんだを溶融することにより電気部品とフィルム基板に形成した回路パターンとを電気的に接続するはんだ付け方法において、
    前記フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部を、磁力を有する熱遮蔽部材により挟み込んで被覆することによって保護し、前記フレキシブル回路基板の外周部の両面を、少なくとも一方の基板が磁力を有する1対の枠状の基板からなるフレキシブル回路基板用キャリアにより挟持し、前記フレキシブル回路基板を前記フレキシブル回路基板用キャリアを用いて熱線照射可能な加熱炉内を通過させることによりはんだを溶融させることを特徴とするはんだ付け方法。
  2. フレキシブル回路基板のはんだ付け部に供給されたはんだを溶融することにより電気部品とフィルム基板に形成した回路パターンとを電気的に接続するはんだ付け装置において、
    前記フレキシブル回路基板の耐熱性に劣る要熱保護部を磁力で挟持して保護する1対の熱遮蔽部材と、前記フレキシブル回路基板の外周部の両面を挟持する少なくとも一方の基板が磁力を有する1対の枠状の基板からなるフレキシブル回路基板用キャリアと、熱線照射可能な加熱炉からなる加熱手段と、前記各フレキシブル回路基板用キャリアが載置可能とされかつ前記各フレキシブル回路基板用キャリアが前記加熱手段の加熱炉内を順次通過しうるように形成された搬送手段とを有することを特徴とするはんだ付け装置。
  3. 前記熱遮蔽部材は、磁石を固着したアルミニウム板からなる請求項2に記載のはんだ付け装置。
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