JP5100624B2 - はんだ付け用パレット - Google Patents

Description

本発明は、部品を回路基板に実装するときに用いるはんだ付け用パレットに関するものである。

近年、回路基板に実装する部品は表面実装化が進み、小型の表面実装部品をリフローはんだ付けで実装する手法が採用されている。一方、従来型の挿入部品をフローはんだ付けやディップはんだ付けで実装することも多い。回路基板の実装密度を高めるために、１枚の回路基板に対して、上記の実装方法が、複数の工程に分けて併せて行なわれる。

回路基板の両面に、リフローはんだ付けで表面実装部品を実装し、その後に、フローはんだ付けやディップはんだ付けで挿入部品を実装する。この場合、既に表面実装部品や挿入部品が実装されている回路基板に、さらに挿入部品を実装するので、既実装部品に溶融はんだが接触しないように、目的の部品だけを部分的にはんだ付けすることが必要となる。

このように、部分的にはんだ付けを行う装置の一つとして、従来、凹型ブロックと、凸型ブロックを組み合わせて構成され、プリント配線板を保持する保持部と、プリント配線板のフローはんだ付けを行なう領域にあわせて開口部が設けられている電子部品実装用パレットがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２９４５６７号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、プリント配線板を保持する保持部と、プリント配線板のフローはんだ付けを行なう領域にあわせて開口部が設けられているだけであった。そのため、プリント配線板と保持部との間に、実装済みの表面実装部品が存在するので、プリント配線板と保持部との間に隙間ができ、開口部から挿入部品のフローはんだ付けはできるが、溶融したはんだにプリント基板を浸漬させるディップはんだ付けは、隙間に溶融はんだが入り込んでしまうのでできない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回路基板の両面に部品を実装した後に、ディップはんだ付けにより、さらに部品を実装することができるはんだ付け用パレットを得ることを目的とする。さらに、はんだ付け作業時の温度変化によるはんだ付け用パレットの応力歪の発生を防止することにより、数万回の繰り返しはんだ付けの耐久性を備えたはんだ付け用パレットを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、既実装部品を下にした回路基板を下から覆うように保持し、該回路基板に上から実装される新実装部品のはんだ付け部を挿入させるとともに溶融はんだを浸入させる挿入孔を有する平盤状のベースと、前記既実装部品を下から覆うキャップと、前記キャップの高さより長い長さを有し前記キャップを貫通して前記ベースに固定され、係止部で前記キャップを前記ベースに係止する係止部材と、を備えるはんだ付け用パレットであって、前記キャップと前記ベースとの間に筒状のスペーサを介在させ、前記係止部材は、前記キャップの高さと前記スペーサの高さの和より長い長さを有し前記キャップと前記スペーサを貫通して前記ベースに固定されることを特徴とする。

この発明によれば、基板の両面に部品を実装した後に、ディップはんだ付けにより、さらに部品を実装することができるはんだ付け用パレットが得られる、という効果を奏する。さらに、数万回の繰り返しはんだ付けの耐久性を備えたはんだ付け用パレットが得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかるはんだ付け用パレットの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるはんだ付け用パレットの実施の形態１を示す縦断面図であり、図２は、実施の形態１のはんだ付け用パレットの下面図であり、図３は、実施の形態１のはんだ付け用パレット及び回路基板を溶融したはんだに浸漬させた状態を示す縦断面図である。

図１〜図３に示すように、実施の形態１のはんだ付け用パレット９１は、既実装部品２２を下にした回路基板２１を下から覆うように保持し、回路基板２１に上から実装される新実装部品（挿入部品）３１のはんだ付け部３１ａを挿入させるとともに溶融はんだを浸入させる挿入孔１１ａを有する平盤状のベース１１と、既実装部品２２を下から覆うキャップ１３と、キャップ１３の高さより長い長さ（係止部１８ａを除く長さ）を有しキャップ１３を貫通してベース１１に固定され、係止部１８ａでキャップ１３をベース１１に係止する係止部材（止めピン）１８と、を備えている。

また、実施の形態１のはんだ付け用パレット９１では、キャップ１２とベース１１との間に筒状のスペーサ１５、１６を介在させ、係止部材１９は、キャップ１２の高さとスペーサ１５、１６の高さの和より長い長さ（係止部１９ａを除く長さ）を有し、キャップ１２とスペーサ１５、１６を貫通してベース１１に固定されている。

ベース１１、キャップ１２、１３及びスペーサ１５、１６は、耐熱樹脂積層材により形成するのが望ましいが、他の耐熱性材料としてもよい。係止部材１８、１９は、ステンレス材により形成するのが望ましいが、他の金属で形成してもよい。

ベース１１には、はんだ付け用パレット９１を用いてディップはんだ付けにより回路基板２１にはんだ付けをする新実装部品（挿入部品）３１のはんだ付け部３１ａを挿入させるとともに溶融はんだ４０（図３参照）を浸入させる挿入孔１１ａを設けている。また、ベース１１には、既実装の表面実装部品（小型部品）２４を収容するための凹部１１ｂを設けることもできる。

キャップ１２、１３は、既実装の挿入部品（大型部品）２２、２３が、ディップはんだ付け作業時の溶融はんだ４０に接触しないようにするためのものであり、部品の大きさ（高さ）に応じて、スペーサ１５、１６を用いて高さ調節を行なう。

ベース１１、キャップ１２、１３及びスペーサ１５、１６には、環状の凹嵌合部１１ｄ、１１ｅ、１２ａ、１５ａ又は環状の凸嵌合部１３ｂ、１５ｂ、１６ｂが形成され、凹嵌合部と凸嵌合部を隙間嵌めして、キャップ１２、１３及びスペーサ１５、１６が、ベース１１及び回路基板２１の水平方向にズレないようにしている。

また、係止部材（止めピン）１８、１９を、キャップ１２、１３及びスペーサ１５、１６の係止孔を貫通させてベース１１に固定し、キャップ１２、１３及びスペーサ１５、１６をベース１１に係止している。このとき、係止部材（止めピン）１８の首下長さは、キャップ１３の高さより長くし、係止部材（止めピン）１９の首下長さは、キャップ１２の高さとスペーサ１５、１６の高さの和より長くする。

係止部材（止めピン）１８、１９を、キャップ１２、１３及びスペーサ１５、１６夫々に対して複数配置するようにすれば、上記の凹嵌合部及び凸嵌合部を設けなくても、ベース１１に対するキャップ１２、１３及びスペーサ１５、１６の水平方向のズレを防止することができる。

はんだ付け用パレット９１は、はんだ付け工程のプリヒート時やディップはんだ付け時に高温にさらされる。特に、ディップはんだ付け時には、キャップ１２、１３及びスペーサ１５、１６は、溶融したはんだ温度、例えば、２５０℃以上の高温にまで上昇する。

このとき、はんだ付け用パレット９１の耐熱樹脂積層材製の各部材は、２％程度熱膨張し、ステンレス材製の係止部材（止めピン）１８、１９は、０．４％程度しか熱膨張しないが、係止部材（止めピン）１８の首下長さを、キャップ１３の高さより２％以上長くし、係止部材（止めピン）１９の首下長さを、キャップ１２の高さとスペーサ１５、１６の高さの和より２％以上長くすれば、これらの部材に応力歪は発生せず、割れも発生せず、はんだ付け用パレット９１は、数万回の繰り返しはんだ付けの耐久性を有している。

ディップはんだ付け時に、キャップ１３とベース１１の間、キャップ１２とスペーサ１５、１６とベース１１の間の隙間から、溶融はんだ４０がキャップ１２、１３内へ浸入して挿入部品２２、２３に接触する懸念があるが、ディップはんだ付け時には、図３に示すように、キャップ１２、１３に溶融はんだ４０の浮力が働き、キャップ１２、１３がベース１１側へ押し付けられて隙間が無くなり、溶融はんだ４０が浸入することはない。

次に、以上説明した実施の形態１のはんだ付け用パレット９１を用いたディップはんだ付け工程について説明する。第１の工程として、はんだ付け用パレット９１のベース１１に、今回、はんだ付けする部品（新実装部品）３１のはんだ付け部３１ａを挿入した回路基板２１を設置する。

第２の工程として、回路基板２１を保持したはんだ付け用パレット９１を、溶融はんだ槽に浸け、新実装部品３１のはんだ付け部３１ａを溶融はんだ４０に接触させる。このとき、はんだ付け用パレット９１の各部材の熱膨張と、キャップ１２、１３に働く溶融はんだ４０の浮力により、各部材間の隙間が無くなり、溶融はんだ４０が、キャップ１２、１３内へ浸入することなくはんだ付け部３１ａにはんだ付けが行なわれる。

はんだ付け用パレット９１の各部材の熱膨張起因の応力歪は、係止部材（止めピン）１８、１９の係止部１８ａ、１９ａとキャップ１２、１３との間の隙間により回避されるため、はんだ付け用パレット９１の各部材に割れが発生することはなく、はんだ付け用パレット９１は、耐久性が高い。

実施の形態２．
図４は、本発明にかかるはんだ付け用パレットの実施の形態２の一部を示す縦断面図である。図４に示すように、実施の形態２のはんだ付け用パレット９２では、ベース２１１、キャップ２１２及びスペーサ２１５、２１６には、テーパ環状の凹嵌合部２１１ｄ、２１２ａ、２１５ａ又はテーパ環状の凸嵌合部２１５ｂ、２１６ｂが形成され、凹嵌合部と凸嵌合部を嵌合して、キャップ２１２及びスペーサ２１５、２１６が、ベース２１１及び回路基板２１の水平方向にズレないようにしている。凹嵌合部及び凸嵌合部がテーパ環状となっているので、実施の形態１のものよりもズレが少なくなる。

実施の形態３．
図５は、本発明にかかるはんだ付け用パレットの実施の形態３の一部を示す縦断面図である。図５に示すように、実施の形態３のはんだ付け用パレット９３では、ベース３１１、キャップ３１２及びスペーサ３１５、３１６には、凹嵌合部及び凸嵌合部が形成されていない。このように、凹嵌合部及び凸嵌合部が形成されていなくても、キャップ３１２に働く溶融はんだの浮力及び表面張力により、溶融はんだがキャップ３１２内に浸入することはない。

以上のように、本発明にかかるはんだ付け用パレットは、ディップはんだ付けに有用である。

本発明にかかるはんだ付け用パレットの実施の形態１を示す縦断面図である。 実施の形態１のはんだ付け用パレットの下面図である。 実施の形態１のはんだ付け用パレット及び回路基板を溶融したはんだに浸漬させた状態を示す縦断面図である。 本発明にかかるはんだ付け用パレットの実施の形態２の一部を示す縦断面図である。 本発明にかかるはんだ付け用パレットの実施の形態３の一部を示す縦断面図である。

符号の説明

１１、２１１、３１１ ベース
１１ａ 挿入孔
１１ｂ 凹部
１２、１３、２１２、３１２ キャップ
１５、１６、２１５、２１６、３１５、３１６ スペーサ
１１ｄ、１１ｅ、１２ａ、１５ａ、２１１ｄ、２１２ａ、２１５ａ 凹嵌合部
１３ｂ、１５ｂ、１６ｂ、２１５ｂ、２１６ｂ 凸嵌合部
１８、１９ 係止部材（止めピン）
１８ａ、１９ａ 係止部
２１ 回路基板
２２、２３、２４ 既実装部品
３１ 新実装部品（挿入部品）
３１ａ はんだ付け部
４０ 溶融はんだ
９１、９２、９３ はんだ付け用パレット

Claims (6)

1. 既実装部品を下にした回路基板を下から覆うように保持し、該回路基板に上から実装される新実装部品のはんだ付け部を挿入させるとともに溶融はんだを浸入させる挿入孔を有する平盤状のベースと、
   前記既実装部品を下から覆うキャップと、
   前記キャップの高さより長い長さを有し前記キャップを貫通して前記ベースに固定され、係止部で前記キャップを前記ベースに係止する係止部材と、
   を備えるはんだ付け用パレットであって、
   前記キャップと前記ベースとの間に筒状のスペーサを介在させ、前記係止部材は、前記キャップの高さと前記スペーサの高さの和より長い長さを有し前記キャップと前記スペーサを貫通して前記ベースに固定されることを特徴とするはんだ付け用パレット。
2. 前記ベースには、前記回路基板に実装された表面実装部品を収容する凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け用パレット。
3. 前記ベース及びキャップには、互いに隙間嵌めされる環状の凹嵌合部又は環状の凸嵌合部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け用パレット。
4. 前記ベース、キャップ及びスペーサには、互いに隙間嵌めされる環状の凹嵌合部又は環状の凸嵌合部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け用パレット。
5. 前記係止部材は、１つのキャップに対して複数備えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のはんだ付け用パレット。
6. 前記ベース、キャップ及びスペーサが、耐熱樹脂積層材により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け用パレット。

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