JP5191799B2 - ハンダ付け用基板搬送治具 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板や部品をハンダ接続するために加熱工程に送るハンダ付け用基板搬送治具に関するものである。

図５（ａ）は、従来の回路基板ハンダ付け工程の一形態を示し、図５（ｂ）は同じくハンダ付け用基板搬送治具の一形態を示すものである（特許文献１参照）。

図５（ａ）のハンダ付け工程（装置）は、チェンコンベア５１上に等ピッチで配置された複数の回路基板５２と、チェンコンベア５１の上下において、回路基板５２の送り方向Ｂに順に配置された予備加熱用の遠赤外線ヒータ５３と、恒温加熱用の遠赤外線ヒータ５４と、急加熱（ハンダリフロー）用の近赤外線ヒータ５５と、冷却ファン５６とを備えたものである。回路基板５２の前後の端部が図５（ｂ）の搬送治具５７の上に配置され、搬送治具５７がチェンコンベア上に配置されている。

予備加熱（５３）で回路基板５２が常温から加熱され、恒温加熱（５４）で回路基板５２の温度が一定に維持され、急加熱（５５）で回路基板５２が２００°Ｃ以上に加熱されて、プリント回路（ランド）上のクリームハンダ（図示せず）が溶融され、回路基板上の部品５８がプリント回路５２にハンダ接続され、ファン５６で冷却される。
特開昭６２−１４４８７６号公報（第３〜４図）

図６（ａ）〜（ｃ）は、回路基板ハンダ付け工程の他の形態を示すものである。

このハンダ付け工程（装置）は、上パレット３１と下パレット３とで成る合成樹脂製の搬送治具３２を用いて、回路基板２と回路基板上の各部品５〜８を保持した状態で、図６（ａ）の如く、回路基板２の下面２ａにフラックス３３をスプレー式に塗布し、次いで図６（ｂ）の如く、回路基板２を上下から予備加熱（プリヒート）１６，３４し、次いで図６（ｃ）の如く、回路基板２の下面２ａをフローハンダ槽３５に浸漬して、溶融ハンダを噴流圧３５ａでプリント回路の端子接続部（ランドやスルーホール）に付着させて、回路基板２の回路と各部品５〜８の端子１１等とをハンダ接続（１１ａ）させるものである。

図６（ａ）の搬送治具３２において、回路基板２は下パレット３の上に配置され、上パレット３１を回路基板２の上から被せるように下パレット３に装着して、上パレット３１の押さえ部１５のばね力で各部品６〜８を押さえて回路基板２に固定し、図６（ｃ）のフローハンダ３５の噴流圧３５ａに対抗させる。

下パレット３には回路基板２を露出させる大きな開口２６が設けられ、開口内でハンダの噴流３５ａが行われる。上パレット３１には軽量化のための開口３７が複数設けられている。上下のパレット３，３１は例えば係止部（図示せず）のスナップ嵌合で相互に固定される。

図６（ａ）のフラックス３３は回路基板２の回路部と部品５〜８の端子部１１，１３とのハンダ接合面の酸化被膜を除去するための溶剤である。図６（ｂ）で回路基板面２ａのフラックス３３が活性化する温度（１００〜１２０°Ｃ程度）まで回路基板２を予備加熱する。予備加熱の目的はハンダ上がりやハンダのぬれ性を促進するためでもある。

図６（ｂ）の回路基板２の上面２ｂ側の予備加熱は光源１６（４００°Ｃ程度）の照射で行い、下面２ａ側の予備加熱は温風３４の吹き付けで行っている。回路基板２は搬送治具３２ごとコンベア等の搬送手段で図６（ａ）〜（ｃ）の各工程に送られる。回路基板２に各部品５〜８がハンダ接続されて回路基板組立体３８が構成される。

しかしながら、上記図６の回路基板２のハンダ付け工程においては、例えば生産性を高めるために、予備加熱時間を短縮し、且つ予備加熱温度を高めた（上側の光源１６の出力を上げた）場合に、図６（ｂ）の予備加熱工程において、光源１６からの下向きの光１６ａが上パレット３１の軽量化用の各開口３７を通って回路基板２上のコネクタハウジング５〜７やリレー等（図示せず）といった光熱吸収性の良い着色樹脂部品に照射された際に、これら着色樹脂部品が損傷してしまうという懸念があった。

本発明は、上記した点に鑑み、例えば回路基板の予備加熱温度を上げた場合でも、回路基板上の着色樹脂部品を損傷することがなく、予備加熱を効率的に行って、回路基板組立体の生産性を高めることのできるハンダ付け用基板搬送治具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るハンダ付け用基板搬送治具は、上下のパレットの間に回路基板と各部品とを保持するように構成され、該回路基板上の着色樹脂部品に対向して上パレットに予備加熱用の光源を遮る部分が形成され、該着色樹脂部品を除く回路基板側に対向して該上パレットに、該光源を照射させる複数の開口が設けられ、該回路基板にハンダ接続される端子の回路基板接続部が該着色樹脂部品の近傍において該光源を遮る部分で覆われ、該端子の本体部が該回路基板接続部から離れた一の該開口に対向し、該一の開口からの照射光で該端子の本体部が加熱されることを特徴とする。

上記構成により、回路基板上の着色樹脂部品が上パレットで部分的に覆われて光源の光熱から保護され、着色樹脂部品の傷みや変形が防止される。また、着色樹脂部品を除く回路基板側が上パレットの開口で露出され、光源からの光熱が開口から回路基板側に直接的に照射されることで、各部品と回路基板とのハンダ接続がスムーズ且つ確実に行われる。「回路基板側」とは回路基板や回路基板上の端子等を含むものである。「部品」とは着色樹脂部品や光熱吸収性の弱い樹脂部品や端子等を含むものである。

また、回路基板上の端子が上パレットの一の開口で外部に露出され、光源の光が一の開口から端子に直接的に照射され、端子が加熱されることで、端子の回路基板接続部が加熱されて、端子と回路基板とのハンダ接続がスムーズ且つ確実に行われる。一の開口は、端子の回路基板接続部から一体に離れた端子本体部に対向して位置する。

請求項２に係るハンダ付け用基板搬送治具は、請求項１記載のハンダ付け用基板搬送治具において、前記着色樹脂部品であるコネクタハウジングから導出された端子に対向して他の前記開口が設けられたことを特徴とする。

上記構成により、コネクタハウジングから導出された端子が端子近傍の回路基板部分と共に光源の光熱で直接加熱され、端子と回路基板とのハンダ接続がスムーズ且つ確実に行われる。端子はＬ字状に屈曲形成される。コネクタハウジングは上パレットで覆われて光源から保護される。

請求項３に係るハンダ付け用基板搬送治具は、請求項１記載のハンダ付け用基板搬送治具において、電気部品接続用の前記端子の本体部に対向して前記一の開口が設けられ、該端子の本体部と一体のバスバー部の前記回路基端接続部が前記回路基板にハンダ接続されることを特徴とする。

上記構成により、電気部品接続用の端子が開口で露出され、光源の光が開口から電気部品接続用の端子を直接加熱し、端子のバスバー部が伝熱で加熱されて、バスバー部と回路基板とのハンダ接続がスムーズ且つ確実に行われる。

請求項４に係るハンダ付け用基板搬送治具は、請求項３記載のハンダ付け用基板搬送治具において、前記着色樹脂部品であるコネクタハウジングから導出された端子に対向して他の前記開口が設けられ、複数の前記端子の前記バスバー部のうちの幾つかに対向して該他の開口が設けられたことを特徴とする。

上記構成により、端子のバスバー部が開口で露出され、光源の光が開口からバスバー部を直接加熱することで、バスバー部と回路基板とのハンダ接続が一層スムーズ且つ確実に行われる。

請求項５に係るハンダ付け用基板搬送治具は、請求項１〜４の何れかに記載のハンダ付け用基板搬送治具において、少なくとも前記開口内の端面が前記光源からの光を前記回路基板側に向けて斜め下方に反射する材料で形成されたことを特徴とする。

上記構成により、回路基板や端子が光源からの直射光で予備加熱されることに加えて、開口内の端面からの反射光で回路基板や端子が加熱されることで、予備加熱に要する時間が短縮される。

請求項６に係るハンダ付け用基板搬送治具は、請求項５記載のハンダ付け用基板搬送治具において、前記上パレット全体が光を反射する材料で形成されたことを特徴とする。

上記構成により、開口の端面を含む上パレットの形成が容易化・低コスト化される。光を反射する材料としてはアルミ等が好ましい。

請求項１記載の発明によれば、回路基板上の着色樹脂部品が上パレットで覆われて光源の光熱から保護されて、着色樹脂部品の損傷が防止されるから、光源の温度（出力）を従来よりも高めて、回路基板を短時間で確実に予備加熱することができる。また、着色樹脂部品を除く回路基板側を光源で直接予備加熱することで、回路基板への各部品のハンダ接続をスムーズ且つ確実に行わせることができる。これらにより、回路基板への各部品のハンダ接続性すなわち回路基板組立体の生産性を高めることができる。

また、回路基板上の端子の本体部を光源で直接予備加熱することで、回路基板の端子接続部を間接的に確実に予備加熱することができる。

請求項２記載の発明によれば、コネクタハウジングから導出された端子を光源で直接加熱することで、回路基板にスムーズ且つ確実にハンダ接続させることができる。

請求項３記載の発明によれば、端子の本体部を光源で直接加熱し、端子のバスバー部を伝熱で加熱することで、バスバー部の回路基板接続部を回路基板にスムーズ且つ確実にハンダ接続させることができる。

請求項４記載の発明によれば、端子のバスバー部を光源で直接加熱することで、バスバー部の基板接続部を回路基板に一層スムーズ且つ確実にハンダ接続させることができる。

請求項５記載の発明によれば、光源からの直射光と開口端面の反射光とによって、回路基板の予備加熱に要する時間が短縮されることで、回路基板組立体の生産性が一層高められる。

請求項６記載の発明によれば、開口内の端面を特別に加工等する必要がないから、上パレットを容易に且つ低コストで作ることができる。

図１〜図２は、本発明に係るハンダ付け用基板搬送治具とそれを用いた予備加熱方法の一実施形態を示すものである。

図１の如く、このハンダ付け用基板搬送治具１は、回路基板２を配置する合成樹脂製の板状の下パレット３と、回路基板上の各部品５〜１０を回路基板２にばね付勢で押し付ける押し部１５を有する合成樹脂製の板状の上パレット４とで構成され、図２の如く、上パレット４が、各着色樹脂部品５，６，７，９，１０を覆って予備加熱用の光源１６（図１）から保護する部分（光源１６を遮る部分）１７〜２０を有すると共に、光源１６を回路基板上の導電金属製の各端子１２，１３や、回路基板接続部１４ａを含むバスバー部１４に照射させる複数の開口２２〜２４を有するものである。

図１の下パレット３は図６の既存の基板搬送治具の下パレットと同じものであり、フローハンダの噴流を回路基板２の下面（ハンダ面）２ａに当てるための大きな開口２６を有している。図２の上パレット４は図６の基板搬送治具の上パレットと較べて開口２２〜２５の位置や数や大きさが異なっている。上下のパレット３，４は回路基板２と各部品５〜１４を保持した状態で係止部（図示せず）のスナップ嵌合等で相互に係止される。

既存例の図６（ｂ）では回路基板２の下面側の予備加熱を熱風で行ったが、図１において、回路基板２の大きさや着色樹脂部品５〜７，９，１０の配置等によっては下側の予備加熱を省略して上側の光源１６による予備加熱のみとすることも可能である。押し部１５や回路基板２や回路基板上の各部品は図６の既存例のものと同じである。

図１は図２（平面図）の矢視Ａ正面図であり、図３に図２の上パレットを除いた回路基板の平面図を示している。矢視Ａ側を前として説明する。

図１の如く、水平な回路基板２の上面２ｂの前部中央に、複数のピン状端子１１を一列に垂直に立ち上げて絶縁性の着色樹脂部品である薄型で横長のコネクタハウジング５内に収容して成るコネクタ（符号５で代用）が起立配置され、コネクタハウジング５はねじ止め等で回路基板２に固定され、ピン状端子１１の下端１１ａは回路基板２のスルーホール（図示せず）を貫通して回路基板２の下面側に少し突出している。スルーホールの内面には、基板下面２ｂのプリント回路（図示せず）ないし基板厚み中間層のメタルコア（図示せず）に続く導電膜が被着形成されている。

コネクタハウジング５の上面５ａは上パレット４の覆い部（光源を遮る部分）１７で近接して覆われて光源１６から保護されている。各ピン状端子１１は回路基板２へのハンダ接続を要するので、上パレット４の左右の二つの開口２２，２３がコネクタハウジング５の直前まで延長されて（各開口２２，２３の前端２２ａ，２３ａがコネクタハウジング５の後端に接近して位置して）、コネクタハウジング５の近傍の回路基板部分を光源１６で予備加熱することで、各ピン状端子１１の予備加熱効果を高めている。図６（ｂ）の下側の温風による予備加熱を加えれば一層の予備加熱温度が得られる。上パレット４の覆い部１７〜２１とは水平な上パレット自体の板状の壁部であり、特に付設したものではない。

また、回路基板２の左右の両端側に絶縁性の着色樹脂部品である横長で低背なコネクタハウジング６，７が配置され、各コネクタハウジング内にピン状ないしタブ状のＬ字状に屈曲した複数の端子１２の一方の水平な電気接触部（図示せず）が並列に且つ上下二段に収容配置され、複数の端子１２の他方の垂直な基板接続部１２ａが下向きに回路基板２のスルーホールを貫通して回路基板２の下面２ａから少し突出している。

着色樹脂部品である左右の両コネクタハウジング６，７は上パレット４の左右の覆い部（光源を遮る部分）１８，１９で覆われて光源１６から保護されている。これにより（前側のコネクタハウジング５においても同様であるが）、光源１６の温度を従来（図６）よりも高めて予備加熱時間を短縮させることが可能となる。コネクタハウジング６，７はねじ止め等で回路基板２の上面２ｂに固定されている。

左右の各コネクタハウジング６，７から突出した各端子１２は上パレット４の左右の開口２２，２３の下方で回路基板２と共に露出して、光源１６による予備加熱を直接受けるようになっており、回路基板２への端子１２の接続部１２ａがその近傍の回路基板部分２ｂと共に光源１６で予備加熱されて、回路基板２への各端子１２のハンダ接続性が高められる。

左右のコネクタハウジング６，７の相手コネクタ嵌合端６ａ，７ａに沿って上パレット４の左右端に横長の開口２５が切欠形成されている。各開口２５が各コネクタハウジング６，７すなわち回路基板２に近接しているので、光源１６による回路基板２の予備加熱が極力促進される。

また、回路基板２の後端側において、絶縁性の着色樹脂部品である横長矩形状のブロック部８が配置され、ブロック部８の上面にヒューズ（電気部品）接続用の複数の水平な挟持端子（端子ないし端子本体部）１３が狭ピッチで近接して並列に配置され、各挟持端子１３の基端は下向きの第一の垂直部１３ａに一体に続き、第一の垂直部１３ａがブロック部８内を貫通して、あるいはブロック部８の垂直面に沿って水平な長めのバスバー部１４に一体に続き、バスバー部１４は、着色樹脂部品であるリレー１０や左右の端子１２の水平部（符号１２で代用）の上を通過して基端側で下向きに屈曲して第二の垂直部であるピン状の基板接続部１４ａに一体に続き、基板接続部１４ａが回路基板２のスルーホールを貫通して回路基板２の下面２ａから少し突出している。

挟持端子１３は左右一対の挟持片１３ｂを有するものであり、ブロック部８に上下二段に配置され、下段の挟持端子１３はＬ字状に屈曲形成され、その垂直なピン状の基板接続部（図示せず）がブロック部８を貫通して回路基板２のスルーホールに挿入されている。上下一対の挟持端子１３でブレード型のヒューズ（図示しない電気部品）の上下一対のタブ端子が挟持接続される。

上段の挟持端子１３に対応して上パレット４の後部に前後一対の横長の開口２４，２４’が隣接して設けられ、前後の開口２４，２４’の間に端子１３やブロック部８を押す押し部１５を備えた板部２１が上パレット４に形成され、前後の開口２４，２４’の真下に各挟持端子１３が露出されている。後側の開口２４’は上パレット４の後端側に切欠形成されている。下段の挟持端子１３は後側の開口２４’によって露出されて光源１６からの光熱１６ａを受けることができる。

ブロック部８の上面は上側の各挟持端子１３で覆われているので、上パレット４に覆い部を設ける必要は殆どないが、横長板状の覆い部（光源を遮る部分）２１でブロック部８の中央部が覆われたことで、光源１６に対する保護も兼ねられている。

中央を除く左右の挟持端子１３に続く水平なバスバー部１４の基板接続部１４ａ側の部分は上パレット４の左右の開口２２，２３の真下に位置して左右のコネクタ６，７の端子１２やその近傍の回路基板部分２ｂと共に露出されている。中央のバスバー部１４は、リレー等の着色樹脂部品９，１０（正確にはリレー等の外側の絶縁ケースが着色樹脂部品である）を光源１６から保護するために、上パレット４の左右の開口２２，２３の間の中央の覆い部（光源を遮る部分）２０で覆われている。

複数の挟持端子１３が開口２４，２４’によって外部に露出されたことで、各挟持端子１３が光源１６の照射で予備加熱され、各挟持端子１３に続くバスバー部１４とその基板接続部１４ａが伝熱で予備加熱される。これにより、中央のバスバー部１４が上パレット４の覆い部２０で覆われていても予備加熱は間接的に行われる。予備加熱の完全を期すためには下段の挟持端子１３と共に下側の熱風による予備加熱を行うのが好ましい。

左右のバスバー部１４とその基板接続部１４ａは上パレット４の左右の開口２２，２３で回路基板部分２ｂと共に露出されているので、光源１６による予備加熱がバスバー部１４とその基板接続部１４ａに直接的に行われ、回路基板２の予備加熱が効率良く行われて、回路基板２へのハンダ接続性（スルーホールへのハンダ上がりやハンダのぬれ性等）が高まる。

図４は、本発明に係るハンダ付け用基板搬送治具とそれを用いた予備加熱方法の他の実施形態を示すものである。回路基板２や各部品５〜１４等は図１，図２におけるものと同じであるので、図１，図２と同じ構成部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

この基板搬送治具１’は上記図１〜図２におけるものと同じ形状をしているが、特に上パレット４’の材質を合成樹脂ではなくアルミ板等の光源１６を反射する金属材料で形成して、上パレット４’の各開口２２〜２４（図２参照）の端面（内面）２２ａ〜ｃ，２３ａ〜ｃ，２４ａ〜ｂで光源１６からの光熱（斜めの光熱）１６ａを矢印１６ｂの如く斜め下向きに反射して、その反射光１６ｂを回路基板２の要部に照射して、回路基板２の予備加熱を促進させるものである。

各開口２２〜２４からは垂直な矢印１６ａのように上記図１と同様に回路基板２に光源１６からの光熱が直接照射される（光源からの斜めの光も開口内に照射される）から、これら光源１６からの直接的な照射光１６ａと、開口端面２２ａ〜ｃ，２３ａ〜ｃ，２４ａ〜ｂで反射した間接的な斜めの照射光１６ｂとを受けて回路基板２の予備加熱が図１におけるよりも短時間で効率的に行われる。図１と同じ単位時間で光源１６を照射すれば、図４の回路基板２の予備加熱温度は高まる（温度上昇が速くなる）。予備加熱目標温度は図１におけると同じである。

開口端面２２ａ〜ｃ，２３ａ〜ｃ，２４ａ〜ｂからの反射光１６ｂを照射する部分は、回路基板２における左右の端子１２（図２参照）やその垂直なピン状の基板接続部１２ａないしその近傍の回路基板部分２ｂや、後側の挟持端子１３（図２）や、バスバー部１４（図２）であることが好ましい。前記実施形態の図２と本実施形態とは上パレット４，４’の材質が異なるのみであるので、各部品等の説明は図２を引用して行うこととする。

上パレット４’の左右の開口２２，２３の左右の端面２２ｂ，２３ｂや前後の端面２２ａ，２２ｃ，２３ａ，２３ｃで光源１６からの斜めの光１６ａを逆方向の斜め下向きに反射して、左右の端子１２やバスバー部１４やそれらの基板接続部１２ａ，１４ａやその近傍の回路基板部分２ｂを照射する。また、上パレット４’の後部の各開口２４，２４’の前後左右の各端面２４ａ〜ｂ，２４’ａ〜ｂで光源１６からの斜めの光１６ａを逆方向の斜め下向きに反射して、挟持端子１３やその近傍の回路基板部分２ｂを照射する。

図４の実施形態においては、各開口２２〜２４’の端面２２ａ〜２４’ｂを垂直に形成しているが、例えば開口２２〜２４’の端面２２ａ〜２４’ｂをハの字（テーパ状）に形成したり、あるいは逆ハの字（逆テーパ状）に形成することも可能である。何れの場合も光源１６からの光１６ａを回路基板２や端子１２，１３等の要部に反射させ得る角度で各開口２２〜２４’の端面２２ａ〜２４’ｂの傾斜角度が設定される。

また、図４の実施形態においては、上パレット４’自体をアルミ等の鏡面金属で形成した例で説明したが、例えば上パレット４’を図１と同様に合成樹脂で形成し、各開口２２〜２４’の端面２２ａ〜２４’ｂに光反射用の金属板や金属箔（図示せず）を設けたりすることも可能である。

本発明に係るハンダ付け用基板搬送治具とそれを用いた予備加熱方法の一実施形態を示す一部縦断面とした正面図である。 同じくハンダ付け用基板搬送治具と回路基板を示す平面図である。 同じく回路基板を示す平面図である。 ハンダ付け用基板搬送治具とそれを用いた予備加熱方法の他の実施形態を示す正面図である。 （ａ）は従来の回路基板ハンダ付け工程の一形態を示す正面図、（ｂ）は同じくハンダ付け用基板搬送治具の一形態を示す正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は既存の回路基板ハンダ付け工程の他の形態を工程順に示す一部縦断面とした正面図である。

符号の説明

１，１’ ハンダ付け用基板搬送治具
２ 回路基板
３ 下パレット
４，４’ 上パレット
５〜１０ 部品
５〜７ コネクタハウジング（着色樹脂部品）
９，１０ リレー（着色樹脂部品）
１２ ピン状の端子（端子）
１３ 挟持端子（端子）
１４ バスバー部
１６ 光源
１７〜２１ 覆い部（光源を遮る部分）
２２〜２４，２４’開口
２２ａ〜ｃ，２３ａ〜ｃ，２４ａ〜ｂ，２４’ａ〜ｂ 端面

Claims (6)

1. 上下のパレットの間に回路基板と各部品とを保持するように構成され、該回路基板上の着色樹脂部品に対向して上パレットに予備加熱用の光源を遮る部分が形成され、該着色樹脂部品を除く回路基板側に対向して該上パレットに、該光源を照射させる複数の開口が設けられ、該回路基板にハンダ接続される端子の回路基板接続部が該着色樹脂部品の近傍において該光源を遮る部分で覆われ、該端子の本体部が該回路基板接続部から離れた一の該開口に対向し、該一の開口からの照射光で該端子の本体部が加熱されることを特徴とするハンダ付け用基板搬送治具。
2. 前記着色樹脂部品であるコネクタハウジングから導出された端子に対向して他の前記開口が設けられたことを特徴とする請求項１記載のハンダ付け用基板搬送治具。
3. 電気部品接続用の前記端子の本体部に対向して前記一の開口が設けられ、該端子の本体部と一体のバスバー部の前記回路基端接続部が前記回路基板にハンダ接続されることを特徴とする請求項１記載のハンダ付け用基板搬送治具。
4. 前記着色樹脂部品であるコネクタハウジングから導出された端子に対向して他の前記開口が設けられ、複数の前記端子の前記バスバー部のうちの幾つかに対向して該他の開口が設けられたことを特徴とする請求項３記載のハンダ付け用基板搬送治具。
5. 少なくとも前記開口内の端面が前記光源からの光を前記回路基板側に向けて斜め下方に反射する材料で形成されたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のハンダ付け用基板搬送治具。
6. 前記上パレット全体が光を反射する材料で形成されたことを特徴とする請求項５記載のハンダ付け用基板搬送治具。

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