JPH0145957B2 - - Google Patents

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JPH0145957B2
JPH0145957B2 JP58083442A JP8344283A JPH0145957B2 JP H0145957 B2 JPH0145957 B2 JP H0145957B2 JP 58083442 A JP58083442 A JP 58083442A JP 8344283 A JP8344283 A JP 8344283A JP H0145957 B2 JPH0145957 B2 JP H0145957B2
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JP
Japan
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soldering
soldering iron
solder
wire
temperature
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JP58083442A
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Japanese (ja)
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Inventor
Morino Ronarudo
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Kollmorgen Technologies Corp
Original Assignee
Kollmorgen Technologies Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kollmorgen Technologies Corp filed Critical Kollmorgen Technologies Corp
Publication of JPS5916289A publication Critical patent/JPS5916289A/en
Publication of JPH0145957B2 publication Critical patent/JPH0145957B2/ja
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    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
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    • H05K3/3421Leaded components
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  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明はハンダ付け技術、より特定すれば自
動配線設備に適した短時間パルスハンダ付け方法
及び装置に関するものである。 電子部品を相互に接続するための回路板製造技
術は近年飛躍的に発展した。特に集積回路技術に
おける進歩は電子回路の高密度化を促進し、それ
がまた電子部品を相互に接続するためにより緻密
な、より信頼性の高い回路板を要求するようにな
つた。 成功した1つの技術によれば、緻密な回路板は
きわめて微細な絶縁銅線を用いて板面上にワイヤ
ー引きすることにより形成される。これらのワイ
ヤーはコンピユータプログラムに従つて配置され
る。ワイヤーパターンはそのあとでカプセルに包
囲され、ワイヤーの両端は板面上の端子パツドに
接続される。この技術は米国特許第3674602号及
び3674914号において概設されている。常套的な
プリント回路技術と対比してこのワイヤー引き回
路板が有する重要な長所の1つは、絶縁ワイヤー
を互いに交差させることにより単一の層内におい
てきわめて高密度な接続を得ることができ、これ
によつて層間接続を不要にするということであ
る。 従来、ワイヤー引き回路板における端子パツド
への接続は、メツキによつて形成されてきた。す
なわちワイヤーパターンが配置され、かつカプセ
ルに包囲された後、回路板には適当な配置におい
て孔が形成され、さらにこれらの孔がメツキされ
る。この孔メツキは孔をメツキし、かつ端子パツ
ドを形成するだけでなく、形成された孔より露出
した絶縁ワイヤーの先端をその端子パツドに電気
的に接続するという態様において行なわれる。 当然ながら、ハンダ付け技術は端子へのワイヤ
ー接続のために久しく用いられてきた技術であ
る。しかしながらこのようなハンダ付け技術は、
回路板の自動化された高速製造工程において有用
なものとは認められない。これはハンダ付けを位
置決めして行なうことが困難であること、プラス
チツク基板に対する熱衝撃を避ける必要があるこ
と、及び端子パツドに関連する孔にハンダが流入
する危険があることが原因である。 これらの問題を解決する従来の試みとして次の
ようなことが挙げられる。 (a) ハンダ領域とメツキ孔との間に、狭い熱伝達
制限領域を提供するようなハンダ付けパツドを
形成すること(ストランコに対する米国特許第
3673681号)。 (b) ハンダ付け領域に、導電性及び熱抵抗性のニ
ツケル層を形成すること(前記米国特許第
3673681号)。 (c) ハンダ付け領域を不活性ガス流で冷却するこ
と(前記米国特許第3673681号、並びにラーセ
ンに対する米国特許第3650450号及び同3812581
号)。 (d) ハンダ付けされるべきワイヤーセグメントの
絶縁を予め剥離切断しておくことにより、ハン
ダ付けにおいて通常絶縁物剥離のために要する
ような高温処理を省略すること(ニコラスに対
する米国特許第4031612号)。 (e) 発熱回路を完成するためにソルダーパツドを
用い、そのハンダ面において発熱する平行ギヤ
ツプハンダ付け技術を用いること(マルチエに
対する米国特許第3444347号)。 (f) 発熱用電気回路を制御するために温度測定を
行ない、発熱量を制御すること(デニーに対す
る米国特許第3778581号)。 上記した技術の組合わせを用いることにより、
完全なハンダ付けを行なうことが可能になるが、
これらの技術は一般製造技術における種々の条件
変化などを許容し得るシステムを提供するもので
はない。また上述の従来技術にしたがつた方法の
いくつかは、比較的コストが高く、かつ操作が複
雑であるか、または回路板における配線回路構成
のための表面積を小さくしてしまうことが多い。 この発明によれば極微細の絶縁ワイヤーを端子
パツドにハンダ付けするための種々の条件を組み
合わせたハードウエア機構が提供される。この機
構は回路基板またはメツキ孔に損傷を与えたり、
特定の回路板形状を要求したりすることなく、さ
らには顕著なコスト上昇をも生ずることなく、一
般製造技術における種々の条件変化に対応して動
作するものである。 本発明の基本的な様相は、ハンダ付け中のハン
ダ鏝のピーク温度及びこれによつて発生される熱
量を制御することである。熱量はハンダ鏝の温
度、ハンダ鏝の質量又は大きさ(mass)及びそ
れに対する熱エネルギー供給時間の関数である。
熱量は特有の周囲条件下において信頼性あるハン
ダ付けを提供するに十分な値となるように調整さ
れる。そして熱量は必要な値を越えないというこ
とが重要である。操作中においてハンダ鏝に適用
されるピーク温度は538℃(1000〓)、そしてなる
べくなら872〜1093℃(1600〜2000〓)内にある
ことが望ましい。このような高温はハンダ付けの
ためにワイヤーの銅表面を露出させるべく絶縁物
を蒸発、もしくは昇華させるに十分なものであ
る。さらに熱量及びタイミングが制御されるなら
ば、温度を絶縁物の蒸発、昇華及びハンダ溶融に
おいて効果的な温度領域にのみ制限するような急
峻な温度勾配を実現し、これによつて危険なより
以上の高温になることを回避するものである。加
えられた熱量及びそのエネルギー付加時間を制御
することにより、周辺の回路板や絶縁ワイヤーま
たは端子パツドなどを、それらに損傷を与える程
度の温度まで上昇させる熱移動が生じる前にワイ
ヤーの絶縁物は剥離され、かつハンダ付けされる
ことができる。 この発明に従つた技術によれば、ハンダ付け時
間は500m秒以内、好ましくは50m秒よりも短い
時間となる。 妥当な条件及び装置によれば、50m秒より短い
時間内においてワイヤーの絶縁物蒸発剥離のため
のピークの温度が399℃(750〓)を超えるととも
に、ワイヤーを端子パツドにハンダ付けするため
のピーク温度が232℃(450〓)を超えるが、端子
パツドに近接した基板の温度が288℃(550〓)を
超えないようにしてハンダ付け接続を完成するこ
とができる。オペレーシヨンにおける供給熱量及
びタイミングを制御することにより、高温による
絶縁物除去及びハンダ付けが遂行されるととも
に、危険な領域への熱移動が生じるまでにその熱
を使い果たすことができる。 本発明に従つたハンダ付け装置は第1図及び2
図に示したような回路板自動配線装置内に組み込
むことができる。この装置の全体の詳細は米国特
許第3674602号及び3674914号に開示されている。 回路板5はX−Y送り装置40により移動自在
に支持されており、コンピユータ制御装置42に
従つて2点間移動を行なうものである。ワイヤー
ガイド装置10、ワイヤー引き用鉄筆20及びハ
ンダ鏝30は回路板上においてそれらが一体とし
て回転できるように取り付けられている。絶縁銅
線11はワイヤーガイドを介して鉄筆20に供給
され、その鉄筆により回路板上の粘着面コート6
に第2図に最もよく示すように圧着配設される。 ワイヤー引き装置(ワイヤーガイド10と鉄筆
20及びハンダ鏝30を含む)の回転位置はテー
ブル移動の方向に従つて設定され、ワイヤーはこ
れによつてワイヤー引き装置から離れる方向に移
動する基板表面上に敷設される。 ハンダ鏝はピボツト31に対し回転自在に支持
され、適宜のソレノイドまたは空気作動アクチユ
エータ48により上下動することができる。ハン
ダ鏝の鏝先チツプ32は、ハンダ鏝が下降したハ
ンダ付け位置において敷設されたワイヤーにまた
がる位置を占める。これによりハンダ付け操作が
普通に行なわれるが、その間テーブルはワイヤー
をそれが接続されるべき端子パツド領域に位置さ
せるような点に静止している。端子パツドはなる
べくなら予め錫メツキされたものであり、適当な
熱が加えられると絶縁物を蒸発除去するととも
に、ハンダ付けを完成するものである。 X−Y送り装置40には位置検出器44が取り
付けられており、これによつてテーブル位置を検
出してそれがハンダ付け操作中、妥当な位置にあ
るか否かを判断するものである。それが妥当な位
置にあれば、コンピユータ制御装置42はソレノ
イド制御装置49及びタイマー制御装置46のた
めの付勢信号を発生する。ソレノイド制御装置4
9はソレノイド48に接続され、ハンダ鏝30を
上昇及び下降させるものである。ハンダ鏝30に
はスイツチング回路50を介して大電流電源52
が接続される。スイツチング回路はタイマー制御
装置46により制御されるものである。タイマー
制御装置46は所定のエネルギー量を有する1ま
たは2以上の大電流パルスを発生し、これをコン
ピユータ制御装置42に呼び出されたハンダ鏝に
供給するものである。 ワイヤー11にまたがり、端子パツドの上方に
位置するハンダ鏝の鏝先チツプ32の詳細は第3
図に示されている。端子パツドは回路板5の妥当
な位置に錫メツキ中空銅端子を圧入するか、また
は銅板の穿孔部に対するプリント回路技術を用
い、そのメツキ表面を引き続いて錫メツキするこ
とにより形成することができる。形成された端子
パツド53はプレートの孔を貫通する円筒体部5
4と表面フランジ部55とを有する。 ハンダ鏝のチツプ32は概略U型断面を有し、
そのU型の架橋部が工具の実効的な質量を占める
ようになつている。チツプ32はなるべくなら高
温でわずかな酸化処理されたタングステン合金か
らなつている。場合によつてはハンダ鏝の酸化を
避けるため、不活性雰囲気内においてハンダ付け
を行なうことが必要である。ハンダ鏝の架橋部は
なるべくならその下部表面にグループを有し、そ
のグループはハンダ付けされるべきワイヤー11
を熱伝達可能な好ましい接触関係に維持するよう
部分的に収納できる大きさに仕上げられている。
ハンダ鏝の効果的な質量(実効質量)の大きさは
幅がチツプの脚部34及び35間の“W”であ
り、長さがワイヤーの方向における長さ“L”で
あり、さらに高さが架橋部の高さ“H”で示され
ている。架橋部の脚部34及び35は適宜の支持
構造38(第1図参照)内に保持された支持アー
ム36及び37と一体形成されている。 第4図及び5図には典型的なハンダ付け工程が
示されている。端子パツド53の胴体部54を貫
通する孔は直径1.02mm(0.04in.)、フランジ55
の半径方向の長さは0.38mm(0.015in.)、そしてそ
のフランジの外径は1.78mm(0.7in.)である。同
フランジは0.05mm(0.002in.)の厚さを有する。
絶縁ワイヤー11は厚さ0.013mm(0.0005in.)の
絶縁物に包囲された直径0.102mm(0.004in.)の銅
線からなつている。 ハンダ層は約0.038mm(0.0015in.)の厚さを有
する。絶縁物を剥がされたワイヤーを端子パツド
に接合するためのハンダ帯56は約0.381mm
(0.015in.)の幅と約10.16mm(0.040in.)の長さを
有する。 ハンダ付けのためのハンダはなるべくなら前述
した錫引きまたはメツキ(非共晶状態の)処理さ
れた端子パツド上のハンダ被覆により提供され
る。選択的にワイヤーを、ハンダ付けのためのハ
ンダ供給源としてハンダ被覆することもできる。
ハンダを供給するためには他の技術も採用するこ
とができる。たとえば粉状またはペースト状のハ
ンダを、ハンダ付け領域に吹き付けること、ワツ
シヤー型、デイスク型またはリボン型に成型され
たハンダをハンダ付け領域に配置すること、また
は微小形状のハンダを用いることもできる。 本発明によればハンダ付け操作に用いられる熱
量は注意深く制御される。この熱量はハンダ鏝の
実効質量とハンダ鏝の温度、ハンダ付け処理中に
供給されるエネルギー並びにワイヤー及び回路板
上の端子パツドを形成する銅箔の質量に応じて定
まるものである。 ハンダ鏝のチツプ温度はさらにそれによる最大
熱エネルギーがハンダ付けを完成し、熱に敏感な
板領域には最小の熱移動しか生じないような所望
の温度曲線を得るように制御される。 2点間配線により回路を構成する場合、時間効
率は効果的な配線機械を実現するきわめて重要な
要素となるため、種々の装置駆動条件は迅速なハ
ンダ付けを達するように選択される。 この選択された条件は装置が回路板上の配線構
造に関係なく良好なハンダ付け接続を形成できる
ようにするものでなければならない。一般の回路
板処理において端子パツドのサイズは種々に存在
するが、多くの場合、基板面に従つた妥当な大き
さに設定される。ハンダ付け領域における銅部分
のサイズは熱消散及び熱移動に影響する。この発
明によれば、回路板において通常経験される種々
の広範囲な条件下で、好ましいハンダ付けを行な
うことができるように条件を選択することができ
る。妥当な条件の組み合わせを得るために、種々
の大きさのハンダ鏝を用い、これらのハンダ鏝を
種々のエネルギーレベル及び種々の時間内におい
て付勢することにより、その効果が確認された。
これらのテスト結果は次の表において要約した
通りである。
TECHNICAL FIELD This invention relates to soldering techniques, and more particularly to short-time pulse soldering methods and apparatus suitable for automatic wiring installations. Circuit board manufacturing technology for interconnecting electronic components has developed dramatically in recent years. Advances in integrated circuit technology, in particular, have encouraged greater densification of electronic circuits, which in turn has required denser, more reliable circuit boards for interconnecting electronic components. According to one successful technique, dense circuit boards are formed by wire drawing onto the board using extremely fine insulated copper wire. These wires are placed according to a computer program. The wire pattern is then encapsulated and the ends of the wires are connected to terminal pads on the board. This technique is outlined in US Pat. Nos. 3,674,602 and 3,674,914. One of the key advantages that wire-drawn circuit boards have over conventional printed circuit technology is that by crossing insulated wires together, extremely high density connections can be obtained within a single layer. This eliminates the need for interlayer connections. Traditionally, connections to terminal pads on wired circuit boards have been made by plating. That is, after the wire pattern is placed and encapsulated, holes are formed in the circuit board at appropriate locations and the holes are plated. This hole plating is carried out in such a manner that not only the holes are plated and the terminal pads are formed, but also the tips of the insulated wires exposed through the formed holes are electrically connected to the terminal pads. Of course, soldering techniques are techniques that have been used for a long time to connect wires to terminals. However, this soldering technique
It is not considered useful in automated high-speed manufacturing processes for circuit boards. This is due to the difficulty of positioning the soldering, the need to avoid thermal shock to the plastic substrate, and the risk of solder flowing into the holes associated with the terminal pads. Conventional attempts to solve these problems include the following. (a) Forming a soldering pad that provides a narrow heat transfer restricted area between the solder area and the plating hole (as described in U.S. Pat.
No. 3673681). (b) Forming an electrically conductive and thermally resistant nickel layer in the soldering area (as described in the above-mentioned U.S. Pat.
No. 3673681). (c) Cooling the soldering area with a stream of inert gas (see U.S. Pat. No. 3,673,681, supra, and U.S. Pat.
issue). (d) By pre-stripping and cutting the insulation of the wire segments to be soldered, the high temperature treatment normally required to strip the insulation during soldering is omitted (U.S. Pat. No. 4,031,612 to Nicholas). . (e) Using a parallel gap soldering technique that uses solder pads to complete the heating circuit and generates heat on the solder side (U.S. Pat. No. 3,444,347 to Maltier). (f) Taking temperature measurements to control heating electrical circuits to control the amount of heat generated (U.S. Pat. No. 3,778,581 to Denny). By using a combination of the above techniques,
Although it is possible to perform complete soldering,
These techniques do not provide a system that can tolerate various changes in conditions in general manufacturing techniques. Also, some of the prior art methods described above are often relatively costly and complex to operate, or reduce the surface area for wiring circuitry on a circuit board. According to the present invention, a hardware mechanism is provided that combines various conditions for soldering extremely fine insulated wires to terminal pads. This mechanism may damage the circuit board or plating holes,
It operates in response to varying conditions in common manufacturing techniques without requiring a particular circuit board shape or significantly increasing cost. A basic aspect of the invention is to control the peak temperature of the soldering iron and the amount of heat generated thereby during soldering. The amount of heat is a function of the temperature of the soldering iron, the mass or size of the soldering iron, and the time to which thermal energy is supplied.
The amount of heat is adjusted to be sufficient to provide reliable soldering under specific ambient conditions. It is important that the amount of heat does not exceed the required value. The peak temperature applied to the soldering iron during operation is preferably 538°C (1000°), and preferably within 872-1093°C (1600-2000°). These high temperatures are sufficient to evaporate or sublimate the insulation to expose the copper surface of the wire for soldering. Furthermore, if the amount and timing of heat are controlled, it is possible to achieve a steep temperature gradient that limits the temperature to only those regions that are effective for insulator evaporation, sublimation, and solder melting, thereby avoiding dangerous This is to avoid high temperatures. By controlling the amount of heat applied and the duration of the energy application, the wire insulation can be removed before heat transfer occurs that would cause damage to surrounding circuit boards, insulated wires, or terminal pads. Can be peeled off and soldered. According to the technique according to the invention, the soldering time is less than 500 msec, preferably shorter than 50 msec. Under reasonable conditions and equipment, the peak temperature for insulation evaporation of the wire exceeds 399°C (750°C) within a time period of less than 50 msec and the peak temperature for soldering the wire to the terminal pad. The solder connection can be completed when the temperature exceeds 232°C (450°), but the temperature of the board adjacent to the terminal pad does not exceed 288°C (550°). By controlling the amount and timing of heat supply during the operation, high temperature insulation removal and soldering can be accomplished and the heat can be used up before heat transfer to hazardous areas occurs. A soldering device according to the invention is shown in FIGS.
It can be incorporated into an automatic circuit board wiring system as shown in the figure. Complete details of this device are disclosed in US Pat. Nos. 3,674,602 and 3,674,914. The circuit board 5 is movably supported by an X-Y feeder 40, and is moved between two points according to a computer control device 42. The wire guide device 10, the wire drawing iron 20, and the soldering iron 30 are mounted on the circuit board so that they can rotate as a unit. The insulated copper wire 11 is supplied to the iron pen 20 via a wire guide, and the iron pen coats the adhesive surface coat 6 on the circuit board.
are crimped and disposed as best shown in FIG. The rotational position of the wire pulling device (including the wire guide 10, iron pen 20 and soldering iron 30) is set according to the direction of table movement, and the wire is thereby moved onto the substrate surface moving away from the wire drawing device. It is laid down. The soldering iron is rotatably supported on pivot 31 and can be moved up and down by a suitable solenoid or pneumatic actuator 48. The tip 32 of the soldering iron occupies a position spanning the laid wire at the soldering position where the soldering iron has descended. This allows the soldering operation to occur normally, while the table remains stationary at a point that positions the wire in the area of the terminal pad to which it is to be connected. The terminal pads are preferably pre-tinned and the application of appropriate heat will evaporate the insulation and complete the soldering. A position detector 44 is attached to the X-Y feeder 40 to detect the table position to determine whether it is in a proper position during the soldering operation. If it is in the proper position, computer control 42 generates an activation signal for solenoid control 49 and timer control 46. Solenoid control device 4
Reference numeral 9 is connected to a solenoid 48, which raises and lowers the soldering iron 30. A large current power supply 52 is connected to the soldering iron 30 via a switching circuit 50.
is connected. The switching circuit is controlled by a timer control device 46. The timer control device 46 generates one or more large current pulses having a predetermined amount of energy and supplies them to the soldering iron called by the computer control device 42. Details of the tip 32 of the soldering iron, which straddles the wire 11 and is located above the terminal pad, are shown in the third section.
As shown in the figure. The terminal pads can be formed by pressing tin-plated hollow copper terminals into appropriate locations on the circuit board 5, or by using printed circuit techniques for perforations in the copper plate and subsequently plating the plating surface. The formed terminal pad 53 has a cylindrical body portion 5 passing through the hole in the plate.
4 and a surface flange portion 55. The tip 32 of the soldering iron has a roughly U-shaped cross section,
The U-shaped bridge accounts for the effective mass of the tool. Chip 32 preferably consists of a tungsten alloy that has been slightly oxidized at high temperature. In some cases it may be necessary to carry out the soldering in an inert atmosphere to avoid oxidation of the soldering iron. The bridge of the soldering iron preferably has a group on its lower surface, which group contains the wire 11 to be soldered.
It is sized to be partially retractable so as to maintain it in a favorable heat transferable contact relationship.
The effective mass (effective mass) of the soldering iron is determined by the width being "W" between the legs 34 and 35 of the chip, the length being "L" in the direction of the wire, and the height. is indicated by the height "H" of the bridge. Bridge legs 34 and 35 are integrally formed with support arms 36 and 37 held within a suitable support structure 38 (see FIG. 1). A typical soldering process is shown in FIGS. 4 and 5. The hole passing through the body portion 54 of the terminal pad 53 has a diameter of 1.02 mm (0.04 in.), and the flange 55 has a diameter of 1.02 mm (0.04 in.).
The radial length of is 0.38 mm (0.015 in.), and the outer diameter of its flange is 1.78 mm (0.7 in.). The flange has a thickness of 0.05 mm (0.002 in.).
Insulated wire 11 consists of a 0.102 mm (0.004 in.) diameter copper wire surrounded by 0.013 mm (0.0005 in.) thick insulation. The solder layer has a thickness of approximately 0.038 mm (0.0015 in.). The solder band 56 for joining the wire with the insulation removed to the terminal pad is approximately 0.381 mm.
(0.015in.) wide and approximately 10.16mm (0.040in.) long. The solder for soldering is preferably provided by a solder coating on the tinned or plated (non-eutectic) terminal pads described above. Optionally, the wire can also be solder coated as a solder source for soldering.
Other techniques for applying solder can also be employed. For example, it is also possible to spray powder or paste solder onto the soldering area, to place solder in the form of washers, discs or ribbons in the soldering area, or to use micro-shaped solder. According to the present invention, the amount of heat used in the soldering operation is carefully controlled. The amount of heat depends on the effective mass of the soldering iron, the temperature of the soldering iron, the energy supplied during the soldering process, and the mass of the wire and copper foil forming the terminal pads on the circuit board. The temperature of the tip of the soldering iron is further controlled to obtain a desired temperature curve in which maximum heat energy is used to complete the soldering and minimal heat transfer occurs in the heat sensitive plate areas. When constructing circuits by point-to-point wiring, time efficiency is a very important factor in achieving an effective wiring machine, so the various device operating conditions are selected to achieve rapid soldering. The selected conditions must allow the device to form good soldered connections regardless of the wiring structure on the circuit board. There are various sizes of terminal pads in common circuit board processing, but in most cases they are set to a reasonable size according to the board surface. The size of the copper portion in the soldering area affects heat dissipation and heat transfer. According to the present invention, conditions can be selected to provide desirable soldering under a wide variety of conditions commonly experienced on circuit boards. The effect was confirmed by using soldering irons of different sizes and energizing the soldering irons at different energy levels and for different time periods to obtain a reasonable combination of conditions.
The results of these tests are summarized in the table below.

【表】 ハンダ鏝の寸法は第3図に示す通り、幅、高さ
及び長さ(W×H×L)からなり、それに伴なつ
た実効質量を有する。したがつてたとえば表の
第1行目における寸法、すなわち幅0.559mm
(0.022in.)、高さ0.305mm(0.012in.)及び長さ
0.508mm(0.02in.)の場合、全実効質量は86.59cm3
(5.28in3)×10-6。ハンダ鏝に印加される電圧は
4.25Vでその結果、175Aの電流が流れる。 一般的な回路板処理において経験されるような
条件の範囲にわたるテストを行なうために、これ
らのテストは0.762mm(0.03in.)幅の片を形成す
る比較的小さい端子領域及び25.4mm(1in.)幅の
片を形成する比較的大きい端子領域を用いた標準
回路板上で実施された。これらの片上のテストは
幅において30:1の比率を有し、通常考えられる
条件下の基板条件に適合するものである。テスト
は種々のハンダ付け時間を適用し、その後、ハン
ダ付け部分を視覚的に検査し、判断したものであ
る。 好ましいハンダ付けを得た条件は表に列記さ
れた通りである。たとえばこの表の2行目を見る
と、実効質量86.59cm3(5.28in3)×10-6を適用する
ハンダ鏝が6.4Vを印加され、その結果、鏝は
250Aの電流が流れたことが示されている。0.762
mm(0.03in.)幅という比較的小さな片上において
は11〜14m秒の付勢時間を採用することにより好
ましいハンダ付けが形成された。比較的短い(こ
の場合11m秒より短い)付勢時間の場合には絶縁
物除去及び好ましいハンダ付けにとつて不十分な
熱量しか発生しない。比較的長い付勢時間(この
場合、14m秒より長い)はハンダ領域外のワイヤ
ーの絶縁または基板に損傷を与えることになる。
比較的大きい片(25.4mm幅)に関して行なわれた
テストは12〜23m秒の付勢時間を用いて好ましく
ハンダ付けが実行されるか否かを検査したもので
ある。したがつて12〜14m秒間の範囲内において
この特定サイズのハンダ鏝を用いると、端子パツ
ドサイズ0.0762mm(0.03in.)から25.4mm(1in.)
までの端子パツドサイズに関係なく好ましいハン
ダ付けを行なうことができる。 工具の温度は色温度を監視することにより視覚
的に判断されたものであり、これによつて対応す
る温度が決定された。表の2行目においてハン
ダ鏝の温度は観察された明光色において999℃
(1830〓)であると判断された。この試験は通常
の一般的処理において経験される条件の範囲内で
満足なハンダ付けを形成すべく選択されるべき条
件を確立するものである。表の2行目及び3行目
に示す通り、ハンダ鏝の質量が比較的小さい(実
効質量86.59cm3(5.28in3)×10-6に対応する)であ
り、かつその鏝が6.4Vまたは8.6Vを印加されて
250Aまたは275Aが流れる場合には、板条件の全
範囲を満足する付勢時間が存在することになる。
より低い電圧6.4V(250Aの電流に対応する)が印
加された場合、12〜14m秒の付勢時間がチツプ温
度を999℃(1830〓)とし、端子パツドサイズの
全範囲にわたつて好ましいハンダ付けが形成され
る。同様にこれより幾分高い電圧である8.6V
(275Aの電流に対応する)が印加された場合、6
〜8秒の付勢時間が1093〜1204℃(2000〜2200
〓)の対応するハンダ鏝温度を提供し、これによ
つて端子パツドの全領域において好ましいハンダ
付けが形成される。 表から明らかな通り、これらの条件において
は端子パツドサイズの範囲が比較的狭く、また全
端子パツドが均一の寸法に形成されたものである
が、満足なハンダ付けを形成するために他の条件
もまた見出される。すべての場合において付勢時
間は500m秒より短く、したがつて自動機械にお
いて有用な迅速ハンダ付け技術が提供される。大
部分の場合において満足すべきハンダ付けは150
m秒より短い時間、特に50m秒以内において実現
された。 いくつかの場合において好ましいハンダ付けは
低いハンダ鏝温度において達成されたものである
が、一般にはハンダ鏝温度は538℃(1000〓)よ
り高く、なるべくなら872〜1093℃(1600〜2000
〓)の範囲内において行なわれるべきである。低
いハンダ鏝温度は比較的長いハンダ付け時間及び
加熱時間を要求することになり、その結果、回路
基板への比較的大きい熱移動が形成される。一般
に比較的高い温度は小さな熱移動を伴なう比較的
急峻な温度勾配及び比較的短い付勢時間及び接触
時間を提供するものである。しかしながら1093℃
(2000〓)より高い温度は、これによつてハンダ
鏝の急激な劣化をもたらすため、好ましいもので
はない。 第6図は約538℃(1000〓)以上であつて、約
760℃(1400〓)までのハンダ鏝温度を得た場合
の典型的な温度曲線を示すものである。ハンダ鏝
58のチツプ62は絶縁ワイヤー68を、プラス
チツク回路板65上に位置する銅箔端子パツド6
4上に圧接させる。絶縁ワイヤーはハンダ付け領
域の絶縁物を除去されたものが示されている。ワ
イヤーは第4及び5図に示すハンダ帯56によつ
て銅箔パツドにハンダ付けされる。760℃(1400
〓)のハンダ付け温度はサイズ0.559×0.406×
0.508mm(115.46×10-6cm3)のハンダ鏝を6.5Vの電
圧(250Aの電流)で付勢することにより提供さ
れる。これにより22m秒の付勢時間が、パツドに
対し直径1.78mm(0.07in.)の範囲内で好ましいハ
ンダ付けを提供するものである。 ハンダ鏝はまず絶縁物をワイヤーから蒸発させ
て消去する。ハンダ領域の外側における残存絶縁
物は約371℃(700〓)の最大温度に達する。銅線
は399℃(750〓)であつて、約482℃(900〓)程
度、すなわちハンダ鏝のピーク温度から260℃
(500〓)程度降下した温度まで上昇する。また、
ハンダは232℃(450〓)の融点以上、通常は約
277℃(530〓)まで上昇する。この温度は銅線温
度より約188℃(370〓)低い。銅端子パツド温度
はハンダの温度に近くなる。パツド温度は通常は
約260℃(500〓)のピーク値に達するが、これは
ハンダ温度より約17℃(30〓)低いものであり、
288℃(550〓)より低い安全な温度にとどまる。
回路板におけるプラスチツクは通常は約249℃
(480〓)の最大温度に達するが、これはパツド温
度より約11℃(20〓)低く、したがつて基板など
に損傷を与えるような288℃(550〓)以下の安全
な温度に維持される。端子パツドの中空部内のハ
ンダの大部分は約177℃(約350〓)の温度以下と
なり、したがつてハンダの融点である232℃(450
〓)以下に維持される。 端子パツドの中空部内または回路板において損
傷を生ずるような過熱状態を生ずることなく、絶
縁物除去及びハンダ付けを行なうような高温、及
びエネルギー特性を提供するために温度曲線はき
わめて重要なものとなる。比較的高いハンダ鏝温
度(及び比較的短い付勢期間)は比較的急峻な温
度勾配を形成する傾向にあり、したがつて損傷が
生ずるような領域における重大な温度上昇を生ず
ることなく多量の熱をハンダ付け領域に供給す
る。条件の選択は特に重要であり、これによつて
効果的なハンダ付けに必要な量をわずかに超えた
熱量だけが供給され、供給された熱量はハンダ付
けの形成においてほぼ使い果たされ、損傷を受け
るような領域には移動しないようにされる。 工程の実施において加熱されたハンダ鏝はまず
絶縁ワイヤーに接触し、そこでは比較的わずかな
熱伝導が形成される。絶縁物が破壊された後、ハ
ンダ鏝は銅線に接触し、この接触部の熱抵抗はか
なりの程度減少する。この時点においてハンダ鏝
に接触したワイヤーが加熱され、ワイヤーと端子
パツドとの間の絶縁物の部分が蒸発により消去さ
れる。絶縁物が除去された後に残存する熱量はハ
ンダを溶融してハンダ付けを形成するに十分なも
のでなければならない。絶縁物の除去には371℃
(700〓)を上回る温度が必要であるが、ハンダの
溶融には232℃(450〓)より高い温度であれば十
分である。 ハンダ鏝に供給されるエネルギーは直流または
高周波数の交流とすべきであり、ハンダ付けにお
いて単一の電気パルスのみが用いられる場合には
電流は50〜500A、パルス幅は5〜500m秒の範囲
内にしなければならない。 すでに述べた通り、本発明に従つて制御される
2つの基本的因子は工具温度及びこれに与えられ
た熱量である。一般に工具温度は可能な限り高く
なければならないが、それに伴なつてハンダ鏝の
劣化を促進することになる。ハンダ付け領域に供
給される熱量は、ハンダ鏝温度、ハンダ鏝の実効
質量及び付勢期間の関数であり、絶縁物を蒸発さ
せてハンダ付けを遂行するに必要な熱量をわずか
に上回る程度でよい。この目的は所定の質量を有
するハンダ鏝を構成し、これを所定期間内におい
てハンダ付けされるべきワイヤーと接触させ、そ
の間、電流を流してハンダ鏝を付勢制御すること
により達せられる。供給された熱量の妥当な制御
は予め選択された質量のハンダ鏝を予備加熱する
ことにより妥当な熱量を蓄積し、次いでハンダ鏝
をハンダ付け領域に接触させることにより行なわ
れる。さらに妥当な温度制御は予め蓄積された熱
と接触中に供給されたエネルギーとの結合によつ
て達することができる。 ハンダ鏝はなるべくならワイヤーパツド領域に
維持すべき圧力を提供し、かつそのワイヤーをハ
ンダが固まるまで接触状態に維持するのが好まし
い。この態様においてハンダの凝固中にワイヤー
が移動するという危険が極小化される。必要な熱
量がハンダ鏝に予め蓄積される場合において、ハ
ンダ鏝の接触時間は必要な熱伝達を達成するとと
もに妥当な冷却期間を含むように選択される。エ
ネルギーが接触中に供給される場合、付勢期間の
終了後における接触期間が制御され、これによつ
て妥当な冷却期間が提供される。ハンダ鏝はなる
べくなら妥当な熱量がハンダ付け部分に供給され
た後、このハンダ鏝をなお接触させておき、ハン
ダ付け部分から熱を放散させるように設計されて
いる。これはたとえば熱伝導性支持アーム36及
び37(第3図)をハンダ鏝の実効質量部32と
伝熱関係において接触させることにより達せられ
る。 ある種の場合においては、多重付勢を行なうと
有利である。たとえば絶縁物の蒸発消去のために
第1の付勢パルスを供給し、そのあとでハンダ付
けのために分離した第2のパルスを供給する方法
がとられる。適当な2パルスプログラムのシーケ
ンスは絶縁物を蒸発させるために6Vで8m秒間
持続する第1パルスと、ハンダ付けを行なうため
に4Vで25秒間持続する第2パルスとを含むこと
ができる。この機構によれば比較的短時間内にお
いて絶縁物を蒸発させせるための比較的高い温度
(371℃以上)が確立され、そのあとでハンダ付け
のための比較的長い時間にわたつて比較的低い温
度(232℃以上)が確立される。 第1図に関してすでに述べた通り、ハンダ鏝の
ための制御装置は電源と、スイツチング回路及び
タイマー制御装置を含んでいる。単一パルスによ
るハンダ付け操作のための特に好ましいシステム
は第7図に略示されている。 表に示す通り、この装置においては150〜
400Aの範囲における短時間大電流パルスが要求
される。このため、何らかの大電流源を用いるこ
とができるが、ここではアメリカ合衆国コロラド
州デンバーのゲートエネルギープロダクツインコ
ーポレイテツドによつて製造販売されている4ゲ
ートBCセルを含むストレージバツテリー70が
好適な低電圧大電流源として採用される。各セル
は2Vで25アンペアアワーの定格を有する。バツ
テリーには常套的な充電回路72が接続され、全
ステートの電荷量を維持する。 スイツチング回路は6個のNPNパワースイツ
チングトランジスタ100〜105と、3個の
NPNドライブトランジスタ92〜94、及びや
はりNPN型の始動トランジスタ90を含んでい
る。タイマー制御装置は制御可能な単安定マルチ
バイブレータ82及び関連するフリツプフロツプ
回路80を備えている。 図においてスイツチ78は付勢サイクルを開始
するものとして図示されている。実際のシステム
においてスイツチ78は制御コンピユータ装置に
おけるリレー接点からなつている。スイツチ78
の常閉接点はフリツプフロツプ回路80のリセツ
ト入力Rに接続され、常開接点はセツト入力Sに
接続されている。フリツプフロツプ回路80の出
力の1つは単安定フリツプフロツプ回路82のト
リガー入力に接続されている。可変抵抗器83及
びコンデンサ84は+120V電源と単安定回路と
の間に接続されて時間制御を提供するものであ
る。この可変抵抗器及びコンデンサは5〜500m
秒間の時間を提供するように選択されている。 スイツチ78が第7図に示す位置から他方の位
置に移動するたびに、フリツプフロツプ回路80
はその状態を変化して出力端子に過渡変化を発生
する。単安定回路82は過渡変化に応答してその
出力端子に可変抵抗器83の設定により定まつた
時間幅の正のパルスを発生する。 単安定回路の出力はトランジスタ90のベース
に接続される。トランジスタ90のコレクタは抵
抗89を介して+12V電源に接続され、エミツタ
は接地電位に接続される。バイアス抵抗88はト
ランジスタ90のベースと+12V電源との間に接
続される。 トランジスタ90のコレクタは駆動トランジス
タ92〜94のベース端子に直結され、抵抗91
を介して接地電位に接続される。トランジスタ9
2〜94のコレクタはそれぞれ可変抵抗器96〜
98を介してバツテリー70の正端子に接続され
る。トランジスタ92のエミツタはパワートラン
ジスタ100及び101のベース端子に接続さ
れ、トランジスタ93のエミツタはパワートラン
ジスタ102及び103のベース端子に接続さ
れ、さらにトランジスタ94のエミツタはパワー
トランジスタ104及び105のベース端子に接
続される。バツテリー70の正端子はハンダ鏝3
0の一方のアーム36に接続され、そのハンダ鏝
の他方のアーム37はトランジスタ100〜10
5のコレクタ共通接続線に接続される。トランジ
スタ100〜105のエミツタはそれぞれフユー
ズ110〜115を介してバツテリー70の負端
子に接続される。可変抵抗器96〜98はドライ
ブトランジスタ及びパワートランジスタの回路が
妥当に負荷分担するよう、それらの平衡をとるも
のである。 単安定回路82の出力における正パルスはトラ
ンジスタ90を導通させ、この導通によりドライ
ブトランジスタ92〜94が導通し、それらの導
通がまたパワートランジスタ100〜105を導
通させることになる。パワートランジスタが導通
すると、バツテリー70の正端子からはハンダ鏝
30及びパワートランジスタ100〜105の並
列コレクタ−エミツタ回路を介してそのバツテリ
ーの負端子に戻る電流が流れる。 かくしてスイツチ78が駆動され、ハンダ鏝3
0には可変抵抗器83の設定に従つた時間幅を有
する大電流パルスが流通する。ハンダ鏝を流れる
この電流はその寸法と組成に応じた値となる。バ
ツテリー70における2つのセルは表に示した
ような寸法の工具において4Vより幾分高い電圧
を印加し、これに150〜250Aの大きさの電流パル
スを流すものである。3個のセルによれば電圧は
6Vより幾分高い値となり、電流パルスは250〜
325Aの値となる。また、4個のセルによれば電
圧は8Vより幾分高い値となり、電流パルスは275
〜425Aの大きさとなる。 すでに述べた通り、場合によつてはたとえば
6Vで8m秒間の絶縁物蒸発温度を生じるための
パルスと、これに続いて4Vで25m秒間持続する
ハンダ付け実行用パルスを発生する多重パルスシ
ーケンスが採用される。このようなパルスシーケ
ンスのための適当な回路は第8図に示されてい
る。この場合において、ハンダ付けのためのエネ
ルギーは一対のセル121とこれに直列接続され
た別のセル120とからなる3セルバツテリーに
より提供される。充電回路122は十分な電荷状
態に維持するため、これに接続されている。 並列接続された2個のパワートランジスタ18
0及び181は4V電源をハンダ鏝30に接続す
べく用いられ、トランジスタ170〜172はそ
のためのドライブ回路を形成する。並列接続され
た3個のパワートランジスタ160〜162は
6V電源をハンダ鏝に接続すべく用いられ、トラ
ンジスタ150〜152はそれに関連するドライ
ブ回路を形成する。単安定フリツプフロツプ13
0は6V付勢期間を制御するためのタイマーAを
形成し、単安定マルチバイブレータ140は4V
付勢期間を制御するためのタイマーBを形成す
る。 単安定回路130及び140はそれぞれ12V電
源との間に接続された可変抵抗器131及び14
1を有する。可変抵抗器及び関連コンデンサ13
2及び142は単安定マルチバイブレータのため
のタイミング回路を形成する。 入力端子は回路130のトリガー入力に接続さ
れ、回路130の出力端子は回路140のトリガ
ー入力に接続される。抵抗器131及び141が
それぞれ8m秒及び25m秒にセツトされるなら
ば、端子135に過渡トリガー信号が印加される
と、回路130の出力には正の8m秒パルスが発
生し、これに続いて回路140の出力に正の25m
秒パルスが発生する。 回路130の出力は抵抗153を介してNPN
トランジスタ150のベースに接続される。トラ
ンジスタ150のコレクタは抵抗154を介して
+12V電源に接続されるとともに、NPNトラン
ジスタ151のベースに直結される。トランジス
タ151のコレクタは直列抵抗155及び156
を介して+12V電源に接続され、それらの抵抗の
節点はNPNトランジスタ152のベースに接続
される。トランジスタ150及び151のエミツ
タは接地電位に接続されるが、トランジスタ15
2のエミツタは+12V電源に接続される。トラン
ジスタ152のコレクタはNPNパワートランジ
スタ160〜162のベース端子に接続される。
バツテリー120の正端子は並列トランジスタ1
60〜162のコレクタ共通回路に接続され、そ
れらのエミツタはそれぞれフユーズ163〜16
5及びハンダ鏝30を介して負のバツテリー端子
に帰還接続される。 回路140の出力は抵抗173及び174を介
して接地電位に接続され、これらの抵抗の節点は
NPNトランジスタ170のベースに接続される。
トランジスタ170のエミツタはNPNトランジ
スタ171のベースに接続され、そのトランジス
タ171のエミツタは接地電位に接続される。ト
ランジスタ170及び171のコレクタは直列抵
抗175及び176を介して+12V電源に接続さ
れ、それらの抵抗の節点はPNPトランジスタ1
72に接続される。トランジスタ172のエミツ
タは+12V電源に接続され、そのコレクタは
NPNパワートランジスタ180及び181のベ
ース端子に接続される。バツテリー121の正端
子は並列トランジスタ180及び181の共通コ
レクタ回路に接続され、それらのトランジスタの
エミツタはそれぞれフユーズ182及び183、
並びにハンダ鏝30を介して負のバツテリー端子
に接続される。 端子135におけるトリガーパルスは単安定回
路130を付勢して出力パルスを発生させ、それ
によつてドライブ回路中のトランジスタ150〜
152を導通させる。これらのトランジスタの導
通はまた並列パワートランジスタ160〜162
を導通させる。その結果、可変抵抗器131の設
定により定まつた時間幅の大電流パルスが6Vバ
ツテリー電源120及び121からハンダ鏝に供
給される。回路130の出力におけるパルスの終
了は単安定回路140のオペレーシヨンをトリガ
ーして出力パルスを発生させ、そのパルスはドラ
イブトランジスタ170〜172を導通させる。
これらのトランジスタの導通はまた並列パワート
ランジスタ180及び181を導通させる。この
結果、4V電源121からはトランジスタ180
及び181を介してハンダ鏝に大電流パルスが供
給される。このパルスの時間幅は可変抵抗器14
1の設定により与えられたものである。
[Table] As shown in Figure 3, the dimensions of a soldering iron consist of width, height, and length (W x H x L), and have an associated effective mass. Therefore, for example, the dimensions in the first row of the table, i.e. width 0.559 mm
(0.022in.), height 0.305mm (0.012in.) and length
For 0.508 mm (0.02 in.), the total effective mass is 86.59 cm 3
( 5.28in310-6 . The voltage applied to the soldering iron is
At 4.25V, the result is a current of 175A. In order to perform tests over a range of conditions such as those experienced in typical circuit board processing, these tests were performed on relatively small terminal areas forming a 0.762 mm (0.03 in.) wide strip and 25.4 mm (1 in.) wide strips. ) was implemented on a standard circuit board using a relatively large terminal area forming a strip of width. Tests on these strips have a 30:1 ratio in width and are compatible with substrate conditions under normally expected conditions. The test was determined by applying various soldering times and then visually inspecting the soldered area. The conditions under which favorable soldering was obtained are listed in the table. For example, looking at the second row of this table, a soldering iron applying an effective mass of 86.59cm 3 (5.28in 3 ) × 10 -6 is applied with 6.4V;
It shows that a current of 250A flowed. 0.762
On relatively small pieces, 0.03 in. (mm) wide, favorable solder joints were formed using energization times of 11 to 14 msec. With relatively short energization times (in this case less than 11 msec), an insufficient amount of heat is generated for insulation removal and suitable soldering. Relatively long energization times (in this case longer than 14 msec) will damage the wire insulation or substrate outside the solder area.
Tests conducted on relatively large pieces (25.4 mm wide) examined whether soldering was performed properly using an activation time of 12 to 23 milliseconds. Therefore, using this specific size soldering iron within the range of 12 to 14 msec will change the terminal pad size from 0.0762 mm (0.03 in.) to 25.4 mm (1 in.).
Desirable soldering can be performed regardless of the terminal pad size. The temperature of the tool was determined visually by monitoring the color temperature, from which the corresponding temperature was determined. In the second row of the table, the temperature of the soldering iron is 999℃ at the observed bright color.
(1830〓). This test establishes the conditions that should be selected to form a satisfactory solder joint within the range of conditions experienced in normal general processing. As shown in the second and third rows of the table, the mass of the soldering iron is relatively small (corresponding to an effective mass of 86.59cm 3 (5.28in 3 ) × 10 -6 ), and the soldering iron is 6.4V or 8.6V applied
If 250A or 275A flows, there will be an energization time that satisfies the full range of plate conditions.
When a lower voltage of 6.4V (corresponding to a current of 250A) is applied, a 12-14ms energization time will result in a chip temperature of 999°C (1830°C) and the preferred soldering over the entire range of terminal pad sizes. is formed. 8.6V which is also a somewhat higher voltage than this
(corresponding to a current of 275A) is applied, then 6
~8 seconds energization time is 1093~1204℃ (2000~2200℃)
Provide a corresponding soldering iron temperature of 〓), which will produce a favorable solder joint over the entire area of the terminal pad. As is clear from the table, under these conditions the range of terminal pad sizes is relatively narrow and all terminal pads are formed to uniform dimensions, but other conditions must also be met in order to form a satisfactory solder joint. It will be found again. In all cases the energization time is less than 500 msec, thus providing a rapid soldering technique useful in automatic machines. Satisfactory soldering in most cases is 150
This was achieved in a time shorter than milliseconds, especially within 50 milliseconds. Although in some cases preferred soldering has been achieved at low soldering iron temperatures, generally the soldering iron temperature is higher than 538°C (1000°), preferably 872-1093°C (1600-2000°).
It should be carried out within the range of 〓). Low soldering iron temperatures will require relatively long soldering and heating times, resulting in relatively large heat transfer to the circuit board. Generally, relatively high temperatures provide relatively steep temperature gradients with low heat transfer and relatively short energization and contact times. However, 1093℃
(2000〓) Higher temperatures are not preferred as this leads to rapid deterioration of the soldering iron. Figure 6 shows temperatures above about 538℃ (1000〓) and about
This shows a typical temperature curve when a soldering iron temperature of up to 760°C (1400°) is obtained. Tip 62 of soldering iron 58 connects insulated wire 68 to copper foil terminal pad 6 located on plastic circuit board 65.
4 Press it onto the top. The insulated wire is shown with the insulation removed in the soldering area. The wires are soldered to the copper foil pads by solder strips 56 shown in FIGS. 4 and 5. 760℃ (1400
〓) soldering temperature is size 0.559×0.406×
It is provided by energizing a 0.508 mm (115.46 x 10 -6 cm 3 ) soldering iron with a voltage of 6.5 V (current of 250 A). This provides an activation time of 22 milliseconds which provides a good solder to the pad within a diameter of 1.78 mm (0.07 in.). The soldering iron first erases the insulation by evaporating it from the wire. The remaining insulation outside the solder area reaches a maximum temperature of approximately 371°C (700°C). The temperature of copper wire is 399℃ (750〓), which is about 482℃ (900〓), that is, 260℃ from the peak temperature of the soldering iron.
The temperature rises to a level that has dropped by about (500〓). Also,
Solder has a melting point above 232°C (450°), usually about
The temperature rises to 277℃ (530〓). This temperature is about 188℃ (370〓) lower than the copper wire temperature. The copper terminal pad temperature will be close to the solder temperature. The pad temperature typically reaches a peak value of about 260°C (500°), which is about 17°C (30°) lower than the solder temperature.
Stay at a safe temperature below 288℃ (550〓).
Plastics in circuit boards are typically around 249°C.
(480〓), which is about 11℃ (20〓) lower than the pad temperature, so it must be maintained at a safe temperature below 288℃ (550〓), which could damage the board etc. Ru. Most of the solder in the hollow part of the terminal pad will be below the temperature of approximately 177°C (approximately 350°C), which is the melting point of the solder, 232°C (450°C).
〓) Maintained below. Temperature curves are critical to providing high temperature and energy characteristics for insulation stripping and soldering without creating damaging overheating conditions within the terminal pad cavity or on the circuit board. . Relatively high solder iron temperatures (and relatively short energization periods) tend to create relatively steep temperature gradients, thus allowing large amounts of heat to be produced without significant temperature increases in areas where damage may occur. to the soldering area. The selection of conditions is particularly important, so that only slightly more heat is supplied than is required for effective soldering, and that the supplied heat is almost used up in forming the solder joint, preventing damage. They are prevented from moving into areas where they will be exposed to. In carrying out the process, the heated soldering iron first contacts the insulated wire, where a relatively small thermal conduction is created. After the insulation has been broken down, the soldering iron contacts the copper wire and the thermal resistance of this contact is reduced to a significant extent. At this point, the wire in contact with the soldering iron is heated and the insulation between the wire and the terminal pad is evaporated away. The amount of heat remaining after the insulation is removed must be sufficient to melt the solder and form the solder joint. 371℃ for removing insulation
(700〓) is required, but temperatures higher than 232℃ (450〓) are sufficient to melt the solder. The energy supplied to the soldering iron should be direct current or high-frequency alternating current, with a current in the range of 50-500 A and a pulse width of 5-500 msec if only a single electrical pulse is used in soldering. must be kept within. As already mentioned, the two basic factors controlled according to the present invention are the tool temperature and the amount of heat applied to it. Generally, the tool temperature must be as high as possible, which will accelerate deterioration of the soldering iron. The amount of heat delivered to the soldering area is a function of the soldering iron temperature, the effective mass of the soldering iron, and the energization period, and may be only slightly more than the amount of heat required to evaporate the insulation and complete the soldering. . This objective is achieved by constructing a soldering iron with a predetermined mass and bringing it into contact with the wire to be soldered within a predetermined period of time, during which time the soldering iron is energized and controlled by passing a current through it. Adequate control of the amount of heat applied is achieved by preheating a soldering iron of a preselected mass to accumulate an appropriate amount of heat and then bringing the soldering iron into contact with the soldering area. Further reasonable temperature control can be achieved by combining the pre-stored heat with the energy supplied during contact. The soldering iron preferably provides the pressure to be maintained in the wire pad area and maintains the wire in contact until the solder hardens. In this manner the risk of wire movement during solidification of the solder is minimized. In cases where the required amount of heat is pre-stored in the soldering iron, the contact time of the soldering iron is selected to achieve the necessary heat transfer and to include a reasonable cooling period. If energy is supplied during contact, the contact period after the end of the energization period is controlled, thereby providing a reasonable cooling period. The soldering iron is preferably designed in such a way that after a reasonable amount of heat has been applied to the soldering part, the soldering iron remains in contact and dissipates the heat from the soldering part. This is accomplished, for example, by contacting thermally conductive support arms 36 and 37 (FIG. 3) in heat transfer relationship with the soldering iron's effective mass 32. In certain cases, multiple energizations may be advantageous. For example, a method is used in which a first energizing pulse is supplied to evaporate the insulator, and then a separate second pulse is supplied for soldering. A suitable two-pulse program sequence may include a first pulse of 6 volts lasting 8 msec to evaporate the insulation and a second pulse of 4 volts lasting 25 sec to effect the soldering. This mechanism establishes a relatively high temperature (above 371°C) to evaporate the insulation within a relatively short period of time, followed by a relatively low temperature for a relatively long period of time for soldering. Temperature (above 232°C) is established. As already mentioned with respect to FIG. 1, the control system for the soldering iron includes a power supply, a switching circuit and a timer control system. A particularly preferred system for single pulse soldering operations is shown schematically in FIG. As shown in the table, this device has a
Short duration high current pulses in the 400A range are required. For this purpose, any high current source can be used, but a storage battery 70 containing a 4-gate BC cell manufactured and sold by Gate Energy Products Inc. of Denver, Colorado, USA is a suitable low voltage, high current source. adopted as a source. Each cell is rated for 25 amp hours at 2V. A conventional charging circuit 72 is connected to the battery to maintain the amount of charge in all states. The switching circuit consists of six NPN power switching transistors 100 to 105 and three
Includes NPN drive transistors 92-94 and a start transistor 90, also of the NPN type. The timer controller includes a controllable monostable multivibrator 82 and an associated flip-flop circuit 80. Switch 78 is shown in the figures as initiating the energization cycle. In an actual system, switch 78 consists of a relay contact in a control computer system. switch 78
The normally closed contact is connected to the reset input R of the flip-flop circuit 80, and the normally open contact is connected to the set input S. One of the outputs of flip-flop circuit 80 is connected to a trigger input of monostable flip-flop circuit 82. A variable resistor 83 and a capacitor 84 are connected between the +120V power supply and the monostable circuit to provide time control. This variable resistor and capacitor is 5-500m
has been selected to provide a time period of seconds. Each time switch 78 moves from the position shown in FIG. 7 to the other position, flip-flop circuit 80
changes its state and generates a transient change at the output terminal. Monostable circuit 82 responds to a transient change and generates a positive pulse at its output terminal with a time width determined by the setting of variable resistor 83. The output of the monostable circuit is connected to the base of transistor 90. The collector of transistor 90 is connected to the +12V power supply via resistor 89, and the emitter is connected to ground potential. A bias resistor 88 is connected between the base of transistor 90 and the +12V power supply. The collector of transistor 90 is directly connected to the base terminals of drive transistors 92 to 94, and resistor 91
connected to ground potential via. transistor 9
The collectors of 2 to 94 are variable resistors 96 to 94, respectively.
98 to the positive terminal of battery 70. The emitter of transistor 92 is connected to the base terminals of power transistors 100 and 101, the emitter of transistor 93 is connected to the base terminals of power transistors 102 and 103, and the emitter of transistor 94 is connected to the base terminals of power transistors 104 and 105. be done. The positive terminal of the battery 70 is the soldering iron 3
0, and the other arm 37 of the soldering iron is connected to the transistors 100 to 10.
It is connected to the collector common connection line of No. 5. The emitters of transistors 100-105 are connected to the negative terminal of battery 70 via fuses 110-115, respectively. Variable resistors 96-98 balance the drive transistor and power transistor circuits so that they share the load appropriately. A positive pulse at the output of monostable circuit 82 causes transistor 90 to conduct, which causes drive transistors 92-94 to conduct, which in turn causes power transistors 100-105 to conduct. When a power transistor becomes conductive, a current flows from the positive terminal of battery 70 through soldering iron 30 and the parallel collector-emitter circuit of power transistors 100-105 and back to the negative terminal of that battery. In this way, the switch 78 is activated, and the soldering iron 3
0, a large current pulse having a time width according to the setting of the variable resistor 83 flows. This current flowing through the soldering iron depends on its size and composition. The two cells in the battery 70 apply a voltage somewhat higher than 4 volts to a tool of the dimensions shown in the table and pass current pulses of magnitude 150 to 250 amps. According to the three cells, the voltage is
The value is somewhat higher than 6V, and the current pulse is 250~
The value is 325A. Also, according to the four cells, the voltage is somewhat higher than 8V, and the current pulse is 275V.
The size will be ~425A. As already mentioned, in some cases e.g.
A multiple pulse sequence is employed that generates a pulse at 6V for 8 msec to produce the insulator evaporation temperature, followed by a pulse at 4V for 25 msec to perform soldering. A suitable circuit for such a pulse sequence is shown in FIG. In this case, the energy for soldering is provided by a three-cell battery consisting of a pair of cells 121 and another cell 120 connected in series. A charging circuit 122 is connected thereto to maintain a sufficient charge state. Two power transistors 18 connected in parallel
0 and 181 are used to connect a 4V power supply to the soldering iron 30, and transistors 170-172 form a drive circuit therefor. Three power transistors 160 to 162 connected in parallel are
A 6V power supply is used to connect the soldering iron, and transistors 150-152 form the associated drive circuit. Monostable flip-flop 13
0 forms timer A to control the 6V energization period, and the monostable multivibrator 140 is 4V
A timer B is formed to control the energization period. Monostable circuits 130 and 140 each have variable resistors 131 and 14 connected between them and a 12V power supply.
1. Variable resistor and related capacitor 13
2 and 142 form the timing circuit for the monostable multivibrator. The input terminal is connected to a trigger input of circuit 130 and the output terminal of circuit 130 is connected to a trigger input of circuit 140. If resistors 131 and 141 are set to 8 ms and 25 ms, respectively, then when a transient trigger signal is applied to terminal 135, a positive 8 ms pulse will occur at the output of circuit 130, followed by a positive 8 ms pulse. 25 m positive to the output of circuit 140
Second pulse occurs. The output of circuit 130 is NPN via resistor 153.
Connected to the base of transistor 150. The collector of the transistor 150 is connected to a +12V power supply via a resistor 154, and is also directly connected to the base of an NPN transistor 151. The collector of transistor 151 is connected to series resistors 155 and 156.
are connected to the +12V power supply through the resistors, and the nodes of these resistors are connected to the base of the NPN transistor 152. The emitters of transistors 150 and 151 are connected to ground potential;
Emitter 2 is connected to +12V power supply. The collector of transistor 152 is connected to the base terminals of NPN power transistors 160-162.
The positive terminal of the battery 120 is the parallel transistor 1
60 to 162, and their emitters are connected to fuses 163 to 16, respectively.
5 and a soldering iron 30 to the negative battery terminal. The output of circuit 140 is connected to ground potential through resistors 173 and 174, and the node of these resistors is
Connected to the base of NPN transistor 170.
The emitter of transistor 170 is connected to the base of NPN transistor 171, and the emitter of transistor 171 is connected to ground potential. The collectors of transistors 170 and 171 are connected to the +12V power supply through series resistors 175 and 176, and the node of those resistors is connected to PNP transistor 1.
72. The emitter of transistor 172 is connected to the +12V power supply, and its collector is
Connected to the base terminals of NPN power transistors 180 and 181. The positive terminal of battery 121 is connected to a common collector circuit of parallel transistors 180 and 181 whose emitters are connected to fuses 182 and 183, respectively.
It is also connected to a negative battery terminal via a soldering iron 30. The trigger pulse at terminal 135 energizes monostable circuit 130 to generate an output pulse, thereby causing transistors 150 to 150 in the drive circuit to
152 is made conductive. The conduction of these transistors also connects parallel power transistors 160-162.
conduction. As a result, a large current pulse with a time width determined by the setting of the variable resistor 131 is supplied from the 6V battery power supplies 120 and 121 to the soldering iron. Termination of the pulse at the output of circuit 130 triggers operation of monostable circuit 140 to generate an output pulse that causes drive transistors 170-172 to conduct.
The conduction of these transistors also causes parallel power transistors 180 and 181 to conduct. As a result, from the 4V power supply 121, the transistor 180
A large current pulse is supplied to the soldering iron via 181 and 181. The time width of this pulse is determined by the variable resistor 14.
This is given by the setting of 1.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に従つて構成されたシステムを
図解する部分平面及びブロツク線図、第2図は前
記システムの回路板上におけるワイヤー配置及び
ハンダ鏝の詳細を示す部分破断面図、第3図はワ
イヤーとハンダ鏝及び端子パツドを示す斜視図、
第4図及び第5図は本発明に従つて遂行されたハ
ンダ付けの状態を示す図、第6図はハンダ付けオ
ペレーシヨン中の温度分布を示す線図、第7図は
ハンダ鏝を付勢するための単パルス型制御システ
ムを示す回路略図、第8図はハンダ鏝を付勢する
ための多重パルス制御システムを示す回路略図で
ある。 5……回路板、6……粘着表面層、10……ワ
イヤーガイド、11……絶縁銅線、20……ワイ
ヤー引き用鉄筆、30……ハンダ鏝、32……鏝
先(チツプ)、40……X−Y送り装置、42…
…コンピユータ制御装置、44……位置検出器、
46……タイマー制御装置、48……ソレノイド
または空気圧アクチユエータ、49……制御回
路、50……スイツチング回路、52……電源。
1 is a partial plan and block diagram illustrating a system constructed in accordance with the present invention; FIG. 2 is a partial cutaway view showing details of the wire placement and soldering iron on the circuit board of said system; and FIG. The figure is a perspective view showing the wire, soldering iron and terminal pad,
4 and 5 are diagrams illustrating soldering performed according to the present invention; FIG. 6 is a diagram illustrating the temperature distribution during the soldering operation; and FIG. 7 is a diagram illustrating the temperature distribution during the soldering operation. FIG. 8 is a circuit diagram showing a single-pulse control system for energizing a soldering iron. FIG. 8 is a circuit diagram showing a multi-pulse control system for energizing a soldering iron. 5... Circuit board, 6... Adhesive surface layer, 10... Wire guide, 11... Insulated copper wire, 20... Wire drawing iron, 30... Soldering iron, 32... Trowel tip (chip), 40 ...X-Y feeder, 42...
...computer control device, 44...position detector,
46...Timer control device, 48...Solenoid or pneumatic actuator, 49...Control circuit, 50...Switching circuit, 52...Power source.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 所定質量のハンダ鏝を用いてワイヤーを回路
板上の端子パツドなどにハンダ付けするために融
点約232℃(450〓)のハンダの存在下において行
われる方法であつて、 (a) 前記ハンダ鏝の実効質量によつて蓄積しうる
熱エネルギー量が融点232℃のハンダによる効
果的なハンダ付けに必要な熱エネルギー量より
わずかに大きいものであつて、しかもハンダ付
けの形成中において実質的に用い尽くされるよ
うに、前記実効質量を選択する段階と、 (b) 前記実効質量を有するハンダ鏝を、その鏝が
急速に劣化するほど高くはない所定の高温度ま
で加熱する段階と、 (c) 前記ハンダ鏝を前記パツド上に置かれたハン
ダ付けすべきワイヤーに熱伝達可能に接触させ
る段階と、 (d) その接触中において (i) 前記ワイヤーと前記端子パツドにハンダ付
けを完成するに十分な熱量を実質的に直接供
給するとともに、 (ii) 前記ハンダを固形化させる ことからなる段階とを備えたことにより (e) 前記選択された熱エネルギー量を実質的に使
い果たして前記端子パツドから回路板への実質
的な熱移動を生じないようにし、 (f) 前記ハンダ鏝の加熱温度は、ハンダ付けを
500m秒より短時間で達成するに十分な当該ハ
ンダ付部への熱伝導を生ずる温度であることを
特徴とするワイヤーを端子パツド上に高速でハ
ンダ付けする方法。 2 前記ハンダ鏝の全接触時間が50m秒より短い
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方
法。 3 前記ハンダ鏝が538℃(1000〓)より高い温
度まで加熱されることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の方法。 4 前記ハンダ鏝が872〜1093℃(1600〜2000〓)
まで加熱されることを特徴とする特許請求の範囲
第3項記載の方法。 5 ハンダ鏝がハンダ付けされるべきワイヤーと
接触する前に前記選択された高温まで加熱される
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方
法。 6 ハンダ鏝がハンダ付けされるべきワイヤーと
接触した後、前記予め選択された高温まで加熱さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の方法。 7 前記端子パツドが前記ハンダ鏝と接触する前
にハンダ被覆されたものであることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の方法。 8 前記端子パツドが非共晶状態のハンダによつ
て被覆されたものであることを特徴とする特許請
求の範囲第7項記載の方法。 9 前記端子パツドが予め錫メツキされたもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の方法。 10 前記ワイヤーが前記ハンダ鏝と接触する前
にハンダ被覆されたものであることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の方法。 11 前記ハンダ付けを形成すべく用いられるハ
ンダが所定の形態を持つていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の方法。 12 前記ハンダ付けを形成すべく用いられるハ
ンダが流動体からなることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の方法。 13 所定の実効質量を有するハンダ鏝を用いて
回路板上における融点約232℃(450〓)のハンダ
で被覆された端子パツドに絶縁ワイヤーをハンダ
付けするための方法であつて、 (a) 前記ハンダ鏝の実効質量を予め選択された高
温まで加熱したときその質量に蓄積される熱エ
ネルギー量が、前記ワイヤーの絶縁物を蒸発さ
せ、かつ、融点約232℃のハンダで効果的なハ
ンダ付けを行うに必要な熱エネルギー量よりわ
ずかに大きくなるように、前記実効質量を選択
する段階と、 (b) 前記選択された質量のハンダ鏝を、その鏝が
急速に劣化するほどには高くない所定の高温度
まで加熱する段階と、 (c) 前記ハンダ鏝を前記ハンダ被覆された端子パ
ツド上に置かれた絶縁ワイヤーに接触させる段
階とを備えたことにより、 (d) 前記ハンダ鏝において蓄積した前記熱エネル
ギー量を実質的に消費して (i) 前記接触点の領域におけるワイヤー上の絶
縁物を蒸発させ、 (ii) 次に前記接触点と反対側のワイヤー側面に
おける絶縁物を蒸発させるとともに、 (iii) 前記ハンダ被覆された端子パツド上のハン
ダを溶融し、 (e) 前記熱エネルギー量の前記実質的消費により
前記端子パツドから前記回路板もしくは他の要
素に至るような実質的な熱移動を生じないよう
にし、 (f) 前記ハンダ付けを行う全接触時間が500m秒
より短いことを特徴とする絶縁ワイヤーを端子
パツドに高速でハンダ付けするための方法。 14 前記ハンダ鏝とワイヤーとの接触を、ハン
ダが固形化するまで維持することを特徴とする特
許請求の範囲第13項記載の方法。 15 ハンダ鏝の全接触時間が50m秒より短いこ
とを特徴とする特許請求の範囲第14項記載の方
法。 16 (a) 前記予め選択された高温が872〜1093
℃(1600〜2000〓)であり、 (b) ハンダ鏝の実効質量が約82×10-6cm3(5×
10-6in3)程度の塊体により具備されたもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第13項
記載の方法。 17 5〜100m秒間にわたり50〜500Aの電流を
通ずることにより、前記ハンダ鏝を前記予め定め
られた高温まで加熱することを特徴とする特許請
求の範囲第13項記載の方法。 18 前記ハンダ鏝を絶縁ワイヤーと接触させる
前に加熱することを特徴とする特許請求の範囲第
13項記載の方法。 19 前記ハンダ鏝を絶縁ワイヤーと接触させた
後、加熱することを特徴とする特許請求の範囲第
13項記載の方法。 20 前記ハンダ鏝が前記ワイヤーを100〜800g
の接触圧力で前記端子パツド上に接触させるもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第13項
記載の方法。 21 加熱されたハンダ鏝を用いて絶縁ワイヤー
を回路板のハンダ被覆された端子パツド上に融点
約232℃(450〓)のハンダでハンダ付けするため
の方法であつて、 (a) 前記ハンダ鏝の実効質量を加熱したときにハ
ンダ付けの遂行にあたつてそのハンダ鏝から供
給されるべき熱エネルギーが前記ワイヤーの絶
縁物を蒸発飛散させるとともに、融点約232℃
のハンダを効果的なハンダ付けのために融解す
るに十分な量となるように、前記実効質量を選
択する段階と、 (b) ハンダ鏝を、ハンダ被覆された端子パツド上
に置かれた絶縁ワイヤーに接触させる段階とを
備えたことにより (c) 前記ハンダ鏝が加熱される加熱期間及び温度
を選択して (i) 接触領域における絶縁物に伝達される温度
がその蒸発温度を上回り、 (ii) 予めハンダ被覆された端子パツド上のハン
ダの温度が効果的なハンダ付けに必要な最短
時間だけ前記約232℃の融点を越えるように
し、さらに (iii) 端子パツドに近接した回路板の温度がその
回路板の劣化を生ずる温度を上回らない ようにしたことを特徴とする絶縁ワイヤーの端
子パツドへの高速ハンダ付け方法。 22 ハンダ鏝がその急速な劣化を生じない程度
の温度まで加熱されることにより接触後、速やか
な温度上昇を達成するとともに、ハンダ付けが形
成される接触中において端子パツドを越えて回路
板に達する熱移動を最少化するようにしたことを
特徴とする特許請求の範囲第21項記載の方法。 23 ハンダ鏝が872〜1093℃(1600〜2000〓)
まで加熱されることを特徴とする特許請求の範囲
第21項記載の方法。 24 前記実効質量が約82×10-6cm3(5×
10-6in3)程度であることを特徴とする特許請求
の範囲第21項記載の方法。 25 前記ハンダ鏝の加熱により実現される温度
の配分が (a) ハンダ鏝の温度を538℃(1000〓)より高く
し、 (b) ワイヤーの絶縁物の蒸発飛散が399℃(750
〓)より高い温度で行われるようにし、さらに (c) 端子パツドに近接した基板温度を288℃(550
〓)より低くなるようにしたことを特徴とする
特許請求の範囲第21項記載の方法。 26 ハンダ鏝が比較的大きい質量体に熱的に結
合された比較的小さい実効質量を有し、この実効
質量をハンダ付け用の蓄熱に用いることにより、
ハンダ付け後に前記比較的大きい質量体内に熱を
消散させてハンダを冷却することを特徴とする特
許請求の範囲第21項記載の方法。 27 回路板上の端子パツドにワイヤーをハンダ
付けするためにハンダの存在下において作動する
システムであつて、 (a) 所定の実効質量を有するハンダ鏝と、 (b) 前記ハンダ鏝に熱エネルギーを加えるための
手段であつて、 (i) 前記ハンダ鏝の温度をそれが急速に劣化し
ない程度の所定の高温度まで上昇させるとと
もに、 (ii) 前記ハンダ鏝に効果的なハンダ付けに必要
な量よりわずかに大きく、かつハンダ付けの
形成中に実質的に用い尽くされる熱エネルギ
ー量を蓄積させるための 前記熱エネルギー供給手段と、 (c) 前記ハンダ鏝を、端子パツド上に置かれたハ
ンダ付けすべきワイヤーに接触させるための手
段であつて、 (i) 前記接触を介してハンダ付けを完成するに
十分な熱を伝達するとともに、 (ii) ハンダの固形化を許容することができる前
記手段とを備え、 (d) 前記実効質量及びそれに供給される前記熱エ
ネルギーが500m秒より短い時間においてハン
ダ付けを達成するように選択されたものである
ことを特徴とする、ワイヤーを端子パツドにハ
ンダ付けするためのシステム。 28 前記実効質量及びその質量に加えられる熱
エネルギーの値がハンダ付けを50m秒より短時間
で行えるように選択されたものであることを特徴
とする特許請求の範囲第27項記載のシステム。 29 前記ハンダ鏝に熱エネルギーを供給するた
めの前記手段が538℃(1000〓)より高い温度ま
で温度上昇するものであることを特徴とする特許
請求の範囲第27項記載のシステム。 30 前記ハンダ鏝に熱エネルギーを供給するた
めの前記手段が872〜1093℃(1600〜2000〓)ま
で温度上昇するようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲第27項記載のシステム。 31 前記システムがさらに前記熱エネルギーを
供給するための前記手段に結合された手段であつ
て、前記ハンダ鏝に前記所定量の熱エネルギーを
蓄積させた後前記ハンダ鏝と前記回路板との相対
移動を与えることにより、前記ハンダ鏝を前記ワ
イヤー及び前記端子パツドに熱伝達可能に接触さ
せるための手段を備えたことを特徴とする特許請
求の範囲第27項記載のシステム。 32 前記システムがさらに前記熱エネルギーを
供給するための前記手段に結合された手段であつ
て、前記ハンダ鏝に前記所定量の熱エネルギーを
蓄積させる前に前記ハンダ鏝と前記回路板との相
対移動を提供することにより、前記ハンダ鏝を前
記ワイヤー及び前記端子パツドに対し熱伝達可能
な接触位置にもたらすための手段を備えたことを
特徴とする特許請求の範囲第27項記載のシステ
ム。 33 前記ハンダ鏝がハンダ付けをした後、熱エ
ネルギーを消散させるためのチツプと、このチツ
プに熱伝達可能に結合された熱容器を含むことを
特徴とする特許請求の範囲第32項記載のシステ
ム。 34 前記ハンダ鏝に熱エネルギーを供給するた
めの手段が複数のパルスエネルギーを供給するも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第27
項記載のシステム。 35 前記パルスが前記ワイヤーから絶縁物を蒸
発飛散させるに足る短時間の比較的高いエネルギ
ーパルスと、これに続くハンダ付け用の比較的長
時間で比較的低いエネルギーパルスとからなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第27項記載のシ
ステム。
[Scope of Claims] 1. A method for soldering a wire to a terminal pad or the like on a circuit board using a soldering iron of a predetermined mass in the presence of solder having a melting point of approximately 232°C (450°C). (a) the amount of thermal energy that can be stored by the effective mass of the soldering iron is slightly greater than the amount of thermal energy required for effective soldering with solder having a melting point of 232°C; (b) heating a soldering iron having said effective mass to a predetermined high temperature that is not so high that the soldering iron rapidly deteriorates; (c) bringing the soldering iron into thermally conductive contact with a wire to be soldered placed on the pad; and (d) during that contact: (i) bringing the wire and the terminal pad into contact with each other; (ii) solidifying said solder; and (e) substantially directly applying said selected amount of thermal energy to complete the soldering. (f) the heating temperature of the soldering iron is such that no substantial heat transfer occurs from the terminal pad to the circuit board;
A method for rapidly soldering wire onto a terminal pad, characterized in that the temperature is such that sufficient heat transfer to the soldering area is achieved in less than 500 msec. 2. The method of claim 1, wherein the total contact time of the soldering iron is less than 50 msec. 3. The method of claim 1, wherein the soldering iron is heated to a temperature higher than 538°C (1000°C). 4 The temperature of the soldering iron is 872-1093℃ (1600-2000〓)
4. The method according to claim 3, wherein the method is heated to . 5. A method as claimed in claim 1, characterized in that the soldering iron is heated to the selected high temperature before contacting the wire to be soldered. 6. A method as claimed in claim 1, characterized in that after the soldering iron comes into contact with the wire to be soldered, it is heated to the preselected high temperature. 7. The method of claim 1, wherein the terminal pad is coated with solder before coming into contact with the soldering iron. 8. The method of claim 7, wherein the terminal pad is coated with a non-eutectic solder. 9. The method of claim 1, wherein the terminal pad is pre-tinned. 10. The method of claim 1, wherein the wire is coated with solder before contacting the soldering iron. 11. The method of claim 1, wherein the solder used to form the solder joint has a predetermined configuration. 12. The method of claim 1, wherein the solder used to form the solder joint comprises a fluid. 13. A method for soldering an insulated wire to a terminal pad coated with solder having a melting point of approximately 232°C (450°C) on a circuit board using a soldering iron having a predetermined effective mass, comprising: (a) the above-mentioned method; When the effective mass of a soldering iron is heated to a preselected high temperature, the amount of thermal energy stored in the mass evaporates the insulation of the wire and allows effective soldering with solder having a melting point of approximately 232°C. (b) placing a soldering iron of said selected mass at a predetermined height that is not so high that the soldering iron rapidly deteriorates; (c) contacting said soldering iron with an insulated wire placed on said solder-coated terminal pad; consuming said amount of thermal energy to substantially (i) evaporate insulation on the wire in the area of said contact point, and (ii) then evaporate insulation on a side of the wire opposite said contact point; (iii) melting the solder on the solder coated terminal pad; and (e) transferring substantial heat from the terminal pad to the circuit board or other element by the substantial consumption of the amount of thermal energy. (f) A method for rapidly soldering insulated wire to terminal pads, characterized in that no movement occurs; and (f) the total contact time for said soldering is less than 500 msec. 14. The method according to claim 13, wherein contact between the soldering iron and the wire is maintained until the solder solidifies. 15. A method according to claim 14, characterized in that the total contact time of the soldering iron is less than 50 msec. 16 (a) the preselected high temperature is 872 to 1093;
(b) The effective mass of the soldering iron is approximately 82×10 -6 cm 3 (5×
14. The method according to claim 13, wherein the method is comprised of a mass of about 10 -6 in 3 ). The method according to claim 13, characterized in that the soldering iron is heated to the predetermined high temperature by passing a current of 50 to 500 A for 175 to 100 m seconds. 18. The method of claim 13, further comprising heating the soldering iron before contacting the insulated wire. 19. The method according to claim 13, wherein the soldering iron is heated after being brought into contact with an insulated wire. 20 The soldering iron weighs 100 to 800 g of the wire.
14. The method of claim 13, wherein the contact pressure is applied to the terminal pad at a contact pressure of . 21. A method for soldering an insulated wire onto a solder-coated terminal pad of a circuit board with a solder having a melting point of about 232°C (450°C) using a heated soldering iron, the method comprising: (a) said soldering iron; When the effective mass of the wire is heated, the thermal energy to be supplied from the soldering iron during soldering causes the insulation of the wire to evaporate and scatter, and the melting point is approximately 232°C.
(b) selecting the effective mass to be sufficient to melt the solder of the solder for effective soldering; (c) selecting the heating period and temperature at which said soldering iron is heated such that (i) the temperature transferred to the insulation in the contact area exceeds its evaporation temperature; ii) ensuring that the temperature of the solder on the pre-solder-coated terminal pads exceeds said melting point of approximately 232°C for the minimum amount of time necessary for effective soldering, and (iii) the temperature of the circuit board adjacent to the terminal pads; A method for high-speed soldering of insulated wire to terminal pads, characterized in that the temperature does not exceed a temperature that would cause deterioration of the circuit board. 22 Achieve a rapid temperature rise after contact by heating the soldering iron to a temperature that does not cause rapid deterioration of the soldering iron and reach the circuit board beyond the terminal pad during contact to form the solder joint. 22. A method according to claim 21, characterized in that heat transfer is minimized. 23 Soldering iron 872~1093℃ (1600~2000〓)
22. A method according to claim 21, characterized in that the method is heated to . 24 The effective mass is approximately 82×10 -6 cm 3 (5×
22. The method according to claim 21, characterized in that the amount of water is about 10 -6 in 3 ). 25 The temperature distribution achieved by heating the soldering iron is such that (a) the temperature of the soldering iron is higher than 538°C (1000°C), and (b) the evaporation and scattering of the wire insulation reaches 399°C (750°C).
〓) Increase the temperature of the board near the terminal pads to 288°C (550°C).
22. The method according to claim 21, characterized in that: 〓). 26 The soldering iron has a relatively small effective mass that is thermally coupled to a relatively large mass, and this effective mass is used to store heat for soldering.
22. The method of claim 21, further comprising dissipating heat within the relatively large mass to cool the solder after soldering. 27 A system operative in the presence of solder for soldering wires to terminal pads on a circuit board, comprising: (a) a soldering iron having a predetermined effective mass; and (b) thermal energy applied to said soldering iron. means for adding (i) the temperature of said soldering iron to a predetermined high temperature that does not rapidly deteriorate the soldering iron, and (ii) the amount necessary for effective soldering to said soldering iron. (c) said means for supplying thermal energy for storing an amount of thermal energy which is slightly larger than the soldering iron and which is substantially used up during the formation of the solder joint; means for contacting the wire to be soldered, the means being capable of (i) transferring sufficient heat through said contact to complete the soldering, and (ii) allowing solidification of the solder; (d) soldering a wire to a terminal pad, wherein the effective mass and the thermal energy supplied thereto are selected to achieve soldering in less than 500 msec. system for attaching. 28. The system of claim 27, wherein the effective mass and the value of the thermal energy applied to the mass are selected to allow soldering to occur in less than 50 milliseconds. 29. The system of claim 27, wherein said means for supplying thermal energy to said soldering iron is capable of raising the temperature to greater than 1000°C. 30. The system of claim 27, wherein said means for supplying thermal energy to said soldering iron is adapted to raise the temperature to 872-1093°C (1600-2000°). 31 means for said system further coupled to said means for supplying said thermal energy, said system further comprising: relative movement of said soldering iron and said circuit board after storing said predetermined amount of thermal energy in said soldering iron; 28. The system of claim 27, further comprising means for bringing the soldering iron into thermally transferable contact with the wire and the terminal pad by providing a. 32. Means coupled to the means for providing the thermal energy, the system further comprising: relative movement of the soldering iron and the circuit board before accumulating the predetermined amount of thermal energy in the soldering iron; 28. The system of claim 27, further comprising means for bringing the soldering iron into thermally transferable contact with the wire and the terminal pad by providing a. 33. The system of claim 32, wherein the soldering iron includes a tip for dissipating thermal energy after soldering, and a heat container heat transferably coupled to the tip. . 34. Claim 27, characterized in that the means for supplying thermal energy to the soldering iron supplies a plurality of pulses of energy.
System described in section. 35. The pulse comprises a short, relatively high energy pulse sufficient to evaporate insulation from the wire, followed by a relatively long, relatively low energy pulse for soldering. A system according to claim 27.
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