JP7042393B2

JP7042393B2 - 部品実装方法、部品実装構造体の製造方法

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Publication number: JP7042393B2
Application number: JP2018041482A
Authority: JP
Inventors: 哲矢田中; 裕治大武
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2022-03-28
Anticipated expiration: 2038-03-08
Also published as: JP2019160855A

Description

本発明は、挿入部品のピン端子を基板のスルーホールに挿入して挿入部品を基板に実装する部品実装方法、部品実装構造体の製造方法に関する。

従来、挿入部品が備えるピン端子を基板のスルーホールに挿入させて製造した部品実装構造体が知られている。この部品実装構造体を製造するには、先ず、基板に設けられたスルーホールに半田を充填し、次いでスルーホールに挿入部品のピン端子を挿入してから、半田を溶融し、固化させる。ピン端子とスルーホールは、溶融した半田が濡れ広がることで、電気的に接続される。

特開２０１６－２５２２０号公報

しかしながら、上記部品実装構造体の製造方法では、ピン端子がスルーホールに挿入されるときに、スルーホールに充填されていた半田がピン端子によって基板の裏面側に押されて上下に分離してしまい、その後のリフロー工程で半田が収縮することと相俟って半田の濡れ広がり方が不十分となり、ピン端子とスルーホールとの間の電気的な接続信頼性が低下するおそれがあった。また、半田が上下に分離する際に、半田を劣化させる原因となり得るボイドが発生する場合があり、このボイドがスルーホール内の半田に取り込まれることによってもピン端子とスルーホールとの間の電気的接続信頼性が低下するおそれがあった。

そこで本発明は、挿入部品を高い信頼性で基板に実装できる部品実装方法、部品実装構造体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装方法は、基板に設けられたスルーホールに挿入部品のピン端子を挿入して前記挿入部品を前記基板に実装する部品実装方法であって、前記スルーホールは前記基板の表面側の開口から裏面側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分を備えており、上方に向けた前記基板の前記表面側から前記スルーホールに半田を充填する半田充填工程と、前記スルーホールに半田が充填された前記基板の前記スルーホールに前記ピン端子を前記基板の前記表面側から挿入し、前記ピン端子の先端部を前記基板の前記裏面側に突出させて前記基板に前記挿入部品を実装する挿入部品実装工程とを含み、前記挿入部品実装工程において、前記ピン端子を前記スルーホールに挿入した後、前記挿入部品を前記基板に対して上昇させて前記ピン端子の前記先端部を前記スルーホールの内部に引き入れる第１動作と前記第１動作の後に前記挿入部品を前記基板に対して下降させて前記ピン端子の前記先端部を前記基板の前記裏面側に突出させる第２動作から成る再挿入動作を少なくとも１回行う。

本発明の部品実装構造体の製造方法は、基板に設けられたスルーホールに挿入部品のピン端子を挿入して部品実装構造体を製造する部品実装構造体の製造方法であって、前記スルーホールは前記基板の表面側の開口から裏面側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分を備えており、上方に向けた前記基板の前記表面側から前記スルーホールに半田を充填する半田充填工程と、前記スルーホールに半田が充填された前記基板の前記スルーホールに前記挿入部品を前記基板の前記表面側から挿入し、前記ピン端子の先端部を前記基板の前記裏面側に突出させて前記基板に前記挿入部品を実装する挿入部品実装工程と、前記ピン端子が挿入された前記スルーホールの中の半田を溶融させた後に固化させるリフロー工程とを含み、前記挿入部品実装工程において、前記ピン端子を前記スルーホールに挿入した後、前記挿入部品を前記基板に対して上昇させて前記ピン端子の前記先端部を前記スルーホールの内部に引き入れる第１動作と前記第１動作の後に前記挿入部品を前記基板に対して下降させて前記ピン端子の前記先端部を前記基板の前記裏面側に突出させる第２動作から成る再挿入動作を少なくとも１回行う。

本発明によれば、挿入部品を高い信頼性で基板に実装できる。

本発明の一実施の形態における部品実装体製造方法により部品実装構造体を製造する部品実装ラインの概略構成図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装体製造方法により製造される部品実装構造体の基板の断面図本発明の一実施の形態における部品実装体製造方法により製造される部品実装構造体の一部断面図本発明の一実施の形態における部品実装ラインが備えるスクリーン印刷装置の構成図本発明の一実施の形態における部品実装ラインが備える表面実装部品実装装置の構成図本発明の一実施の形態における部品実装ラインが備える挿入部品実装装置の構成図本発明の一実施の形態におけるスクリーン印刷装置が備えるマスクを部品実装構造体の基板とともに示す断面図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装ラインにより基板のスルーホールに半田を充填する手順を説明する図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装ラインにより基板のスルーホールに半田を充填する手順を説明する図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装ラインにより基板のスルーホールに半田を充填する手順を説明する図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装ラインにより基板に部品を実装する手順を説明する図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装ラインにより基板に部品を実装する手順を説明する図（ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態における部品実装ラインにより基板に部品を実装する手順を説明する図（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装ラインが備える挿入部品実装装置の動作を説明する図（ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態における部品実装体製造方法により製造される部品実装構造体のスルーホールの形状の変形例を示す基板の断面図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態における部品実装構造体の製造方法が適用される部品実装ライン１を示している。部品実装ライン１は、図２（ａ）に示す基板２に部品実装を施して、図３に示す部品実装構造体２Ｊを製造する。本実施の形態では、説明の便宜上、作業者ＯＰから見た左右方向（基板２の送り方向）をＸ軸方向とし、作業者ＯＰから見た前後方向をＹ軸方向とする。また、上下方向をＺ軸方向とする。

図２（ａ）において、基板２には電極として複数のスルーホール３と複数のランド４が設けられている。各スルーホール３は基板２の表面２Ａ側に露出した表面側露出部分３ａと裏面２Ｂ側に露出した裏面側露出部分３ｂを有している。ランド４は基板２の表面２Ａに設けられている。

図２（ｂ）（図２（ａ）中の領域Ｒの拡大図）に示すように、基板２が備えるスルーホール３は、基板２の表面２Ａ側の開口３Ｋから裏面２Ｂ側に向かって内径が小さくなる形状（ここでは内面が円錐状）の先窄まり部分３Ｖを備えている。この先窄まり部分３Ｖを有するスルーホール３は、円錐形状の刃面を有するドリルを用いることによって形成することができる。ここでは、先窄まり部分３Ｖの上下方向の領域は基板２の厚さ方向（Ｚ軸方向）の全域にわたっているが、後述の変形例に示すように、先窄まり部分３Ｖの上下方向の領域は必ずしも基板２の厚さ方向の全域にわたっていなくてもよい。

図３において、基板２には挿入部品ＩＢと表面実装部品ＨＢが実装される。挿入部品ＩＢは下方に延びたピン端子ＩＴを有している。表面実装部品ＨＢは下面に平板端子ＨＴを有している。挿入部品ＩＢは基板２の表面２Ａ側からピン端子ＩＴをスルーホール３に挿入させて基板２に実装される。表面実装部品ＨＢは基板２の表面２Ａに設けられたランド４に平板端子ＨＴを接合させて実装される。

スルーホール３の先窄まり部分３Ｖの最小内径Ｄ１（図２（ｂ））は、ピン端子ＩＴの外径Ｇ（図３）とほぼ同じ寸法になっている。ここで「ほぼ同じ」とは、スルーホール３に挿入されたピン端子ＩＴが、先窄まり部分３Ｖの最小内径Ｄ１を有する部分と摺接（或いはほぼ摺接）するほどに寸法が同程度であることをいう。

図１において、部品実装ライン１は、Ｘ軸方向への基板２の搬送の流れに沿って、半田充填部Ｍ１、表面実装部品実装部Ｍ２、挿入部品実装部Ｍ３及びリフロー部Ｍ４を備えている。半田充填部Ｍ１は図４に示すスクリーン印刷装置１０によって、基板２が備える複数のスルーホール３に半田ＳＤを充填し、併せて複数のランド４に半田ＳＤを塗布する。表面実装部品実装部Ｍ２は図５に示す表面実装部品実装装置２０によって、基板２に表面実装部品ＨＢを実装する。挿入部品実装部Ｍ３は図６に示す挿入部品実装装置３０によって、基板２に挿入部品ＩＢを実装する。リフロー部Ｍ４は、図示しないリフロー装置によって、半田充填部Ｍ１によりスルーホール３に充填され、ランド４に塗布された半田ＳＤをリフローする。

図４において、スクリーン印刷装置１０は、マスク１１、基板搬送部１２、基板支持部１３、スキージヘッド１４、スキージ昇降機構１５、スキージヘッド移動機構１６及びディスペンサ１７を備えている。マスク１１はＸＹ面内を延びた平板状の部材から構成されている。図７において、マスク１１は複数のスルーホール対応開口部１１Ａと、複数のランド対応開口部１１Ｂを備えている。スルーホール対応開口部１１Ａは基板２に設けられたスルーホール３に対応した開口部であり、ランド対応開口部１１Ｂは、基板２に設けられたランド４に対応した開口部である。スルーホール対応開口部１１Ａは、スルーホール３の表面側露出部分３ａの平面視形状と同じ或いはそれよりも大きい形状を有している（図７）。

図４において、基板搬送部１２はＸ軸方向（紙面に垂直な方向）に延びる一対のコンベアから構成されており、上流工程側から送られてきた基板２を搬入してマスク１１の下方の作業位置に位置決めする。基板支持部１３は図示しない昇降機構によって昇降自在であり、基板搬送部１２によって作業位置に位置決めされた基板２を下方から持ち上げて支持する。基板支持部１３は上方に開口した箱状に形成されており、基板２を支持した状態では基板支持部１３の内部は密閉空間となる。基板支持部１３には基板支持部１３内の空気を吸引する吸引部１３Ｋが接続されている。

図４において、スキージヘッド１４はスキージ１４Ｓを備えている。スキージ昇降機構１５はスキージ１４Ｓを昇降させ、スキージヘッド移動機構１６はスキージヘッド１４をＹ軸方向に移動させる。ディスペンサ１７はマスク１１の表面２Ａに半田ＳＤを供給する。

図５において、表面実装部品実装装置２０は、基板搬送部２１、基板昇降部２２、ストッパ２３、表面実装部品供給部２４、表面実装ヘッド２５及び表面実装ヘッド移動機構２６を備えている。基板搬送部２１はＸ軸方向（紙面に垂直な方向）に延びる一対のコンベアから構成されており、上流工程側から送られてきた基板２を搬入して所定の位置に位置決めする。基板昇降部２２は図示しない昇降機構によって昇降自在であり、基板搬送部２１によって位置決めされた基板２を持ち上げて支持する。ストッパ２３は基板搬送部２１の上方に位置しており、基板昇降部２２によって持ち上げられた基板２の両端部が下方から押し当てられる。表面実装部品供給部２４は表面実装部品ＨＢを供給する。表面実装ヘッド２５はノズル２５ａを備えている。表面実装ヘッド２５はノズル２５ａを昇降させるとともに、ノズル２５ａの下端部に吸引力を発生させる。表面実装ヘッド移動機構２６は表面実装ヘッド２５を水平面内方向に移動させる。

図６において、挿入部品実装装置３０は、基板搬送部３１、基板昇降部３２、ストッパ３３、挿入部品供給部３４、挿入ヘッド３５及び挿入ヘッド移動機構３６を備えている。基板搬送部３１はＸ軸方向（紙面に垂直な方向）に延びる一対のコンベアから構成されており、上流工程側から送られてきた基板２を搬入して所定の位置に位置決めする。ストッパ３３は基板搬送部３１の上方に位置しており、基板昇降部３２によって持ち上げられた基板２の両端部が下方から押し当てられる。基板昇降部３２は図示しない昇降機構によって昇降自在であり、基板搬送部３１によって位置決めされた基板２を持ち上げて支持する。挿入部品供給部３４は挿入部品ＩＢを供給する。挿入ヘッド３５は左右方向に開閉自在な一対のチャックフィンガ３５ａを備えている。挿入ヘッド移動機構３６は挿入ヘッド３５を水平面内方向及び上下方向に移動させる。

リフロー部Ｍ４は図示しないリフロー装置により構成されている。リフロー装置はＸ軸方向に延びる基板搬送路を備えており、上流工程側から送られてきた基板２を搬送しつつ、その基板２を加熱した後に冷却する。

次に、部品実装ライン１により部品実装構造体２Ｊを製造する手順（部品実装構造体の製造方法）を説明する。部品実装構造体２Ｊの製造では、先ず、表面２Ａを上方に向けた基板２がスクリーン印刷装置１０の基板搬送部１２に投入される。

スクリーン印刷装置１０の基板搬送部１２は、基板２を受け取ったらその基板２を作業位置に位置決めする（図４）。基板２が作業位置に位置決めされたら基板支持部１３が上昇して基板２を持ち上げ支持する。吸引部１３Ｋは、基板支持部１３が基板２の裏面２Ｂに接触したところで基板支持部１３内の空気を吸引する。これにより基板支持部１３の内部は負圧になり、基板２は基板支持部１３に密着する。

基板支持部１３は持ち上げ支持した基板２の表面２Ａをマスク１１の下面に接触させる（図８（ａ）→図８（ｂ））。これにより基板２のスルーホール３とマスク１１のスルーホール対応開口部１１Ａとが上下に合致し、基板２のランド４とマスク１１のランド対応開口部１１Ｂとが上下に合致する図８（ｂ））。

基板２の表面２Ａがマスク１１の下面に接触したら、ディスペンサ１７がマスク１１上に半田ＳＤを供給し（図９（ａ））、スキージ昇降機構１５はスキージ１４Ｓを下降させてその下縁をマスク１１に当接させる（図９（ｂ））。スキージ１４Ｓの下縁がマスク１１に当接したら、スキージヘッド１４はスキージヘッド１４をＹ軸方向に移動させることによってスキージ１４Ｓをマスク１１上で摺動させ、スキージ１４Ｓによるスクリーン印刷を行う（図９（ｂ）→図１０（ａ））。このスクリーン印刷により、各スルーホール対応開口部１１Ａを通じて各スルーホール３に半田ＳＤが充填され、併せて各ランド対応開口部１１Ｂを通じて各ランド４に半田ＳＤが塗布される（半田充填工程）。

半田充填工程が行われている間、吸引部１３Ｋは基板支持部１３内の空気の吸引を継続し、基板２の裏面２Ｂ側からスルーホール３に負圧を与える。このため半田充填工程において、スキージ１４Ｓによってスルーホール３内に充填された半田ＳＤは基板２の裏面２Ｂ側に引っ張られ、スルーホール３は半田ＳＤによって確実に満たされる。

前述したように、マスク１１のスルーホール対応開口部１１Ａは、スルーホール３の平面視形状よりも大きい形状であるので、半田充填工程において、スキージ１４Ｓがマスク１１上で摺動することで、スルーホール３の表面側露出部分３ａに半田ＳＤが塗布される。このため、表面側露出部分３ａには、図１０（ｂ）に示すように、マスク１１の厚さに相当する厚さの半田ＳＤの盛り部分Ｓ１が形成される。

スルーホール３に半田ＳＤが充填されたら、基板支持部１３が下降して基板２をマスクから離間させる版離れを行い、基板２を基板搬送部１２に載置する（図１０（ｂ））。基板２が基板搬送部１２に載置されたら、基板搬送部１２は基板２を表面実装部品実装装置２０の基板搬送部２１に受け渡す。

表面実装部品実装装置２０の基板搬送部２１は、基板２を受け取ったらその基板２を所定の位置に位置決めする（図５）。基板２が位置決めされたら基板昇降部２２が上昇して基板２を持ち上げ支持し、基板２の両端部をストッパ２３に下方から押し当てて基板２を固定する（図１１（ａ））。

基板２が固定されたら、表面実装ヘッド移動機構２６が表面実装ヘッド２５を移動させ、表面実装ヘッド２５はノズル２５ａによって表面実装部品供給部２４が供給する表面実装部品ＨＢを吸着する。表面実装ヘッド２５はノズル２５ａによって表面実装部品ＨＢを吸着したら平板端子ＨＴを基板２のランド４に位置合わせし（図１１（ａ））、表面実装部品ＨＢを下降させて平板端子ＨＴをランド４に接触させるようにして表面実装部品ＨＢを基板２に実装する（図１１（ｂ）。表面実装部品実装工程）。

表面実装部品実装装置２０は、基板２に表面実装部品ＨＢを実装したら、基板昇降部２２を下降させて基板２を基板搬送部２１に載置する。基板２が基板搬送部２１に載置されたら基板搬送部２１を作動させ、基板２を挿入部品実装装置３０の基板搬送部３１に受け渡す。

挿入部品実装装置３０の基板搬送部３１は、表面実装部品実装装置２０から基板２を受け取ったら、その基板２を所定の位置に位置決めする（図６）。基板２が位置決めされたら基板昇降部３２が上昇して基板２を持ち上げ支持し、基板２の両端部をストッパ３３に下方から押し当てて基板２を固定する（図１２（ａ））。

基板２が固定されたら、挿入ヘッド移動機構３６が挿入ヘッド３５を移動させ、挿入ヘッド３５は一対のチャックフィンガ３５ａを左右方向に開閉させて挿入部品供給部３４が供給する挿入部品ＩＢをチャックする。挿入ヘッド３５はチャックフィンガ３５ａによって挿入部品ＩＢをチャックしたらピン端子ＩＴを基板２のスルーホール３に位置合わせし（図１２（ａ））、挿入部品ＩＢを下降させてスルーホール３に挿入させ、ピン端子ＩＴの先端部ＩＴｓが基板２の裏面２Ｂ側（基板２の下方）に突出するようにして挿入部品ＩＢを基板２に実装する（図１２（ｂ）。挿入部品実装工程）。

前述したように、スルーホール３は、基板２の表面２Ａ側の開口３Ｋから裏面２Ｂ側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分３Ｖを備えている。このためスルーホール３内の半田ＳＤは先窄まり部分３Ｖの下端（最小内径を有する部分）がボトルネックとなって下方へ移動しにくい。従って、ピン端子ＩＴをスルーホール３に挿入させた場合であっても、ピン端子ＩＴに押されてスルーホール３内の半田ＳＤと分離し、基板２の裏面２Ｂ側に抜け出る半田ＳＤ（分離半田Ｓ２と称する。図１２（ｂ））の量はわずかである。

本実施の形態では、前述したように、スルーホール３の先窄まり部分３Ｖの最小内径Ｄ１はピン端子ＩＴの外径Ｇとほぼ同じであることから、ピン端子ＩＴはスルーホール３の最小内径Ｄ１を有する部分に摺接（或いはほぼ摺接）しながら通過する。このため、ピン端子ＩＴの外周面に付着した半田ＳＤのほとんどはスルーホール３の最小内径を有する部分においてこそぎ落とされ、このことからも、基板２の裏面２Ｂ側に抜け出る分離半田Ｓ２はわずかな量となる。

本実施の形態のように、スルーホール３が先窄まり部分３Ｖを備えておらず、同一の内径で真っ直ぐに基板２を厚さ方向に貫通している従来のスルーホールでは、上方から挿入されるピン端子ＩＴを誘い込むために、基板２の表面２Ａ側の開口の内径は、ピン端子ＩＴの外径よりもある程度大きく形成せざるを得ない。従って、スルーホールにピン端子ＩＴを挿入すると、スルーホール内の半田ＳＤの一部はピン端子ＩＴによって基板２の裏面２Ｂ側に押し出され、他の一部はピン端子ＩＴの外周面に付着して基板２の裏面２Ｂ側に抜け出る。このピン端子ＩＴの外周面に付着して基板２の裏面２Ｂ側に抜け出る半田ＳＤは、ピン端子ＩＴの上下中心軸がスルーホールの上下中心軸に対して偏心していると、基板２の裏面２Ｂ側に突き出たときに、ピン端子ＩＴの側方に曲がって進んでしまう傾向がある。このようにピン端子ＩＴの側方に曲がって進んだ分離半田Ｓ２は、隣接する他のピン端子ＩＴから押し出された分離半田Ｓ２と接触して短絡（ショート）が発生するおそれがある。

しかし、本実施の形態では、上述のように、ピン端子ＩＴの外周面に付着して基板２の裏面２Ｂ側に抜け出る半田ＳＤはほとんどなく、基板２の裏面２Ｂ側に抜け出る半田ＳＤはそのほとんどがピン端子ＩＴによって真っ直ぐ下方に押されたものである。このため、基板２の裏面２Ｂ側に抜け出た分離半田Ｓ２がピン端子ＩＴの側方に曲がって進むことはなく、上述の短絡は発生しない。なお、本実施の形態では、先窄まり部分３Ｖが基板２の表面２Ａ側に広がっている形状を有しているので、基板２の表面側のスルーホール３の開口３Ｋの内径Ｄ２（図２（ｂ））はピン端子ＩＴの外径Ｇよりも大きくなっており、これがピン端子ＩＴの誘い込みの機能を果たす。

また、ピン端子ＩＴの先端部ＩＴｓがスルーホール３に挿入されてスルーホール３内の半田ＳＤが上下に分離する際、半田ＳＤを劣化させる原因となり得るボイドが発生する場合があるが、本実施の形態では、基板２の裏面２Ｂ側に抜け出る分離半田Ｓ２の量が少ないので発生するボイドは極めて少なく、半田ＳＤが劣化しにくい。また、基板２の裏面２Ｂ側に抜け出る分離半田Ｓ２の量が少ないので、ピン端子ＩＴを伝って分離半田Ｓ２が下方に垂れることがなく、挿入部品実装装置３０はもとより、その下流工程側のリフロー装置が汚損されるおそれがない。

挿入部品実装工程は上述のようにして実行されるが、本実施の形態では、ピン端子ＩＴの再挿入動作を少なくとも１回行う。ここで、再挿入動作は、ピン端子ＩＴをスルーホール３に挿入した後、挿入部品ＩＢを基板２に対して上昇させることによって、ピン端子ＩＴの先端部ＩＴｓをスルーホール３の内部に引き入れる第１動作（図１２（ｂ）→図１３（ａ））と、この第１動作の後に挿入部品ＩＢを基板２に対して下降させて、ピン端子ＩＴの先端部ＩＴｓを基板２の裏面２Ｂ側に突出させる第２動作（図１３（ａ）→図１３（ｂ））から成る。

再挿入動作では、第１動作によって、基板２の裏面２Ｂ側に突き出た状態のピン端子ＩＴの先端部ＩＴｓがスルーホール３内に引き入れられる。これによりピン端子ＩＴの先端部ＩＴｓに付着していた分離半田Ｓ２はスルーホール３内の半田ＳＤと再び一体になる（図１４（ａ）→図１４（ｂ））。そして、その後の第２動作でピン端子ＩＴを下降させると、ピン端子ＩＴは分離半田Ｓ２であった部分を再度通過する（図１４（ｂ）→図１４（ｃ））。この分離半田Ｓ２であった部分には、一度通ったピン端子ＩＴの通路が形成されており、下降するピン端子ＩＴの外面には付着しにくい。このため、ピン端子ＩＴの第２動作で再び基板２の裏面２Ｂ側へ抜け出る半田ＳＤ（分離半田Ｓ２）は極めて少量となる（図１４（ｃ））。

上記の再挿入動作を行うことで、基板２の裏面２Ｂ側に抜け出た分離半田Ｓ２を減らすとともに、スルーホール３内に戻すことができる。このような再挿入動作は１回でもよいが、２回以上行うことで、より一層、スルーホール３内に戻す半田ＳＤの量を増やすことができ、スルーホール３内の半田ＳＤの量を確保することができる。

また、ピン端子ＩＴがスルーホール３に挿入される際、スルーホール３の表面側露出部分３ａに形成されている半田ＳＤの盛り部分Ｓ１がスルーホール３内に引き込まれる。このスルーホール３内に引き込まれた半田ＳＤは、基板２の裏面２Ｂ側に抜け出た半田ＳＤを補充することになるので、スルーホール３内の半田ＳＤを十分な量に保つ効果が得られる。

挿入部品実装装置３０は、上記のようにして基板２に挿入部品ＩＢを実装したら、基板昇降部３２を下降させて基板２を基板搬送部３１に載置する。基板２が基板搬送部３１に載置されたら基板搬送部３１を作動させ、基板２をリフロー装置の基板搬送路に受け渡す。

リフロー装置の基板搬送路は、挿入部品実装装置３０から基板２を受け取ったら、その基板２を搬送しつつ、基板２の全体を加熱して基板２のスルーホール３に充填された半田ＳＤとランド４に塗布された半田ＳＤを溶融させた後、基板２の全体を冷却して、溶融させた半田ＳＤを固化させる（リフロー工程）。これにより部品実装構造体２Ｊの製造が完了する。

リフロー装置による半田ＳＤのリフロー工程は、基板２のスルーホール３内に十分な量の半田ＳＤが充填されている状態で実行される。このため、リフロー工程で半田ＳＤが収縮してもスルーホール３内の半田ＳＤは不足せず、十分な濡れが生じてピン端子ＩＴとスルーホール３との間の電気的な接続信頼性が確保される。

また、挿入部品実装工程で半田ＳＤが上下に分離することによって発生したボイドがスルーホール３内の半田ＳＤに取り込まれたとしても、スルーホール３は基板２の表面２Ａ側に広がる形状となっていてボイドが空気中に逃げ易い。このためボイドはスルーホール３内の半田ＳＤ内に残留しにくく、ボイドによる半田ＳＤの電気的特性の低下が抑制されるので、この面からも、ピン端子ＩＴとスルーホール３との間の電気的な接続信頼性が確保される。

以上説明したように、本実施の形態における部品実装構造体２Ｊの製造方法は、スルーホール３が先窄まり部分３Ｖを備えた基板２を用いることを前提に、スルーホール３に半田ＳＤを充填する半田充填工程、基板２のスルーホール３にピン端子ＩＴを挿入させて挿入部品ＩＢを実装する挿入部品実装工程、スルーホール３の中の半田ＳＤを溶融させた後に固化させるリフロー工程をこの順で実行するものとなっている。なお、このうち半田充填工程とこれに続く挿入部品実装工程は、基板２に挿入部品ＩＢを実装する手順は、基板２に挿入部品ＩＢを実装する部品実装方法となっている。

本実施の形態では、スルーホール３は基板２の表面２Ａ側の開口３Ｋから裏面２Ｂ側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分３Ｖを備えているので、スルーホール３に充填された半田ＳＤは下方に流出しにくく、スルーホール３に十分な量の半田ＳＤを保持できる。また、スルーホール３は基板２の表面２Ａ側に広がる形状となっていることから、ピン端子ＩＴをスルーホール３に挿入した際に半田ＳＤが上下に分離して半田ＳＤの内部にボイドが生じたとしてもそのボイドは空気中に逃げ易く、ボイドによる半田ＳＤの電気的特性の低下が抑制される。このため、ピン端子ＩＴとスルーホール３との間の電気的な接続信頼性を高めることができ、挿入部品ＩＢを高い信頼性で基板２に実装できる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、基板２が備えるスルーホール３の先窄まり部分３Ｖの上下方向の領域は、基板２の厚さ方向（Ｚ軸方向）の全域にわたっているものであったが、先窄まり部分３Ｖの上下方向の領域は必ずしも基板２の厚さ方向の全域にわたっていなくてもよい。例えば、先窄まり部分３Ｖは、図１５（ａ）の変形例に示すように、基板の表面側の開口から裏面側に向かって内径が段階的に小さくなる形状を有していてもよい。或いは、図１５（ｂ）の変形例に示すように、基板２の厚さ方向の中間部に最小内径Ｄ１の部分を有し、それよりも下方のスルーホール３は同一内径を有する円筒形状となっていてもよい。また或いは、図１５（ｃ）に示すように、基板２の厚さ方向の中間部に最小内径Ｄ１の部分を有し、それよりも下方のスルーホール３は下方に広がる形状になっていてもよい。これらの形状のスルーホール３はいずれも、径の異なる複数のドリルを用いることによって形成することが可能である。

また、上述の実施の形態では、半田充填工程で、基板２の表面２Ａに表面実装部品ＨＢを実装するための半田ＳＤの塗布を行うようになっていたが、基板２に表面実装部品ＨＢの実装がなされない場合には、半田充填工程で表面実装部品ＨＢを実装するための半田ＳＤの塗布を行う必要はない。

上述したスクリーン印刷装置１０、表面実装部品実装装置２０及び挿入部品実装装置３０の構成は一例であり、それぞれ所期の工程を実行できるものであれば、上述した構成のものでなくてもよい。また、半田充填部Ｍ１は上方に向けた基板２の表面２Ａ側からスルーホール３に半田ＳＤを充填できればよく、必ずしもスクリーン印刷によらなくてもよい。従って、基板２に表面実装部品ＨＢの実装がなされない場合等には、ディスペンサ１７等によって半田ＳＤを圧出してスルーホール３に半田ＳＤを充填するようになっていてもよい。

挿入部品を高い信頼性で基板に実装できる部品実装方法、部品実装構造体の製造方法を提供する。

２基板
２Ａ表面
２Ｂ裏面
２Ｊ部品実装構造体
３スルーホール
３Ｋ開口
３Ｖ先窄まり部分
１１マスク
１１Ａスルーホール対応開口部（開口部）
１４Ｓスキージ
Ｄ１最小内径
ＨＢ表面実装部品
ＩＢ挿入部品
ＩＴピン端子
ＩＴｓ先端部
Ｇ外径
ＳＤ半田

Claims

基板に設けられたスルーホールに挿入部品のピン端子を挿入して前記挿入部品を前記基板に実装する部品実装方法であって、
前記スルーホールは前記基板の表面側の開口から裏面側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分を備えており、
上方に向けた前記基板の前記表面側から前記スルーホールに半田を充填する半田充填工程と、
前記スルーホールに半田が充填された前記基板の前記スルーホールに前記ピン端子を前記基板の前記表面側から挿入し、前記ピン端子の先端部を前記基板の前記裏面側に突出させて前記基板に前記挿入部品を実装する挿入部品実装工程とを含み、
前記挿入部品実装工程において、前記ピン端子を前記スルーホールに挿入した後、前記挿入部品を前記基板に対して上昇させて前記ピン端子の前記先端部を前記スルーホールの内部に引き入れる第１動作と前記第１動作の後に前記挿入部品を前記基板に対して下降させて前記ピン端子の前記先端部を前記基板の前記裏面側に突出させる第２動作から成る再挿入動作を少なくとも１回行う部品実装方法。
前記先窄まり部分の最小内径は前記ピン端子の外径とほぼ同じである請求項１に記載の部品実装方法。
前記半田充填工程を、前記基板の裏面側から前記スルーホールに負圧を与えながら行う請求項１または２に記載の部品実装方法。
前記半田充填工程を、マスク上でスキージを摺動させて行うスクリーン印刷によって行う請求項１～３のいずれかに記載の部品実装方法。
前記マスクが備える前記スルーホールに対応した開口部は、前記スルーホールの前記基板の前記表面側の前記開口よりも大きい請求項４に記載の部品実装方法。
前記半田充填工程で、前記マスク上で前記スキージを摺動させることにより、前記基板の前記表面に設けられた表面実装部品を実装するためのランドに半田の塗布を行う請求項４又は５に記載の部品実装方法。
基板に設けられたスルーホールに挿入部品のピン端子を挿入して部品実装構造体を製造する部品実装構造体の製造方法であって、
前記スルーホールは前記基板の表面側の開口から裏面側に向かって内径が小さくなる形状の先窄まり部分を備えており、
上方に向けた前記基板の前記表面側から前記スルーホールに半田を充填する半田充填工程と、
前記スルーホールに半田が充填された前記基板の前記スルーホールに前記挿入部品を前記基板の前記表面側から挿入し、前記ピン端子の先端部を前記基板の前記裏面側に突出させて前記基板に前記挿入部品を実装する挿入部品実装工程と、
前記ピン端子が挿入された前記スルーホールの中の半田を溶融させた後に固化させるリフロー工程とを含み、
前記挿入部品実装工程において、前記ピン端子を前記スルーホールに挿入した後、前記挿入部品を前記基板に対して上昇させて前記ピン端子の前記先端部を前記スルーホールの内部に引き入れる第１動作と前記第１動作の後に前記挿入部品を前記基板に対して下降させて前記ピン端子の前記先端部を前記基板の前記裏面側に突出させる第２動作から成る再挿入動作を少なくとも１回行う部品実装構造体の製造方法。
前記先窄まり部分の最小内径は前記ピン端子の外径とほぼ同じである請求項７に記載の部品実装構造体の製造方法。
前記半田充填工程を、前記基板の裏面側から前記スルーホールに負圧を与えながら行う請求項７または８に記載の部品実装構造体の製造方法。
前記半田充填工程を、マスク上でスキージを摺動させて行うスクリーン印刷によって行う請求項７～９のいずれかに記載の部品実装構造体の製造方法。
前記マスクが備える前記スルーホールに対応した開口部は、前記スルーホールの前記基板の前記表面側の前記開口よりも大きい請求項１０に記載の部品実装構造体の製造方法。
前記半田充填工程で、前記マスク上で前記スキージを摺動させることにより、前記基板の前記表面に設けられた表面実装部品を実装するためのランドに半田の塗布を行い、前記半田充填工程の後、前記半田が塗布された前記ランドに表面実装部品を実装する表面実装部品実装工程を実行する請求項１０又は１１に記載の部品実装構造体の製造方法。