JPH01500888A - 波動はんだフィンガ遮蔽装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 波動はんだフィンガ遮蔽装置 発明の分野 この開示は、印刷回路基板の金接点区域に接触したりそれを湿らしたすせずに印 刷回路基板の下側の端子のはんだ付けを容易にするために波動はんだ機に装着す るための装置を製造することに関連する。

発明の背景 今日のあらゆるディジタルモジュール製造産業では、何十万もの印刷回路基板が そこに装設される適当な構成要素ではんだ付は工程を後で通過することで組立て られなければならないが、それにより印刷回路基板の一方の側ははんだ付は動作 を受け、それにより何百もの端子点が信頼できる電気接続性のためにはんだ付け される。

この製造方法においては、一般には波動はんだ付は機が使用され、それによりコ ンベアフィンガを有するコンベアが連続する印刷回路基板を１対の保護レールに 沿った前方の動きで搬送し、それにより印刷回路基板の下側は、その印刷回路基 板の下側に対し波が立つように揺り動されるはんだの溶融槽上を通過させられる 。

ディジタルユニット製造動作で何千回も反復されるこの特定の動作においては、 印刷回路基板の一方の側が高温の溶融はんだにより湿らされたり接触されたりし ないように「保護する」ことが標準的な実施でありだ。印刷回路基板のこの特定 の保護部分は、印刷回路基板に装設された構成要素をディジタルユニットでの動 作のために母体基板または他の型のコネクタに接続する一連の金接点を含む部分 である。

一般的な実施では、その何千もの印刷回路基板の各々の金接点区域に手でカプト ン（Ｋａｐｔｏｎ）テープを付与し、そうしてその印刷回路基板が波動はんだポ ット上を通過すると高温の溶融はんだによりそれが本質的に接触から隔離される ようにしている。

金接点区域を保護するというこの方法には多くの不利な点が存在する。その理由 は、カプトンテープが大量に使用される非常に高価な品目であるからばかりでな く、さらに最初にカプトンテープを付与するときと後で金めっきされた接点から テープを除去するときの両方で相当かつ正確な作業時間が必要とされるからであ る。残念なことに、粘着性カプトンテープの付与のせいで金接点区域の種々のレ ベルの汚染が起こり得て、不所望の結果となる。

金接点の汚染すなわち悪化なしに波動はんだ動作を達成するより良い方法を見つ けようとする試みは久しく悩みの問題であった。

溶融はんだが金接点区域を濡らさないようにするために他の形式の遅閉装置を提 供しようとする種々の試みがなされてきたが、今日まで著しくうまくいく有効な 方法は開発されていない。

印刷回路基板上の全接続点区域へのはんだの湿潤すなわち接触を有効に妨げるた めのここに開示されたシステムは、波動はんだ機上に適合され得てかつ高温溶融 はんだが全接続接点区域を保有するプリント回路基板の区域に近づかないように するために印刷回路基板に近接してフィンガ遅閉を設ける装置を説明している。

発明の概要 ここで説明される新たに開発された補助装置は波動はんだ機に装着するように調 節可能フレームワークを備え、そのため波動はんだ付は機の運搬フィンガは補助 装置に導かれて溶融はんだポット（Ｔ波動はんだポットのような）を横切ってゆ っくりと各印刷回路基板を搬送および運搬するようにし、そうしてすべての下側 の端子接点を適当に、しかも同時にその印刷回路基板の一方の側に沿った金めつ きされた接点を接触させたり濡らしたすせずにはんだ付けする作動を達成するよ うにする。

これは、前方レールおよび後方レールを有するフレーム装置を使用して１対の垂 直なガイドバーを支持することにより達成され、そのガイドバーではその内側が フィンガ遅閉を提供し、このフィンガ遅閉は溶融はんだに潜って、溶融はんだが 金接点区域に広がることを妨げるメニスカスノくターンの形成を引き起こす。

フィンガ遅閉は溶融はんだ（錫−鉛）に対し非常に低い分子引力を有する金属チ タンから構成される。これによりフィンガ遅閉端縁接点で高温の溶融はんだに対 し負の（非湿潤）メニスカスが引き起こされるが、同時に溶融はんだと印刷回路 基板の下側の間に正の（湿潤）メニスカスが存在する。

これらの条件では、金めっきされた接点接続点を保有する印刷回路基板のその部 分への漏洩なしに、はんだの端子接続を必要とする印刷回路基板の下側のその部 分を溶融はんだが「湿潤」する。

このようにして、テープを付与しかつそれを除去する労働の経費を減じることに 加えて、高価な被覆テープで全接点を「マスクする」必要が除去される。さらに 、カプトンのような適当な絶縁テープの経費およびその結果として生じるにかわ 残留物からの汚染もさらに除去される。

フィンガ遅閉を保持するガイドバーを支持するブラケット装置は、異なる大きさ の印刷回路基板が収容され得るように左フィンガ遅閉と右フィンガ遅閉の間での ように調整が可能である。２個の調整ホイール、すなわち前方調整ホイールと後 方調整ホイールは左フィンガ遅閉と右フィンガ遅閉の精密調整に備えるために設 けられ、そのためそこでは印刷回路基板のどちらの側で金めっきされた接続接点 になるかは問題ではなく、その理由は下側のはんだ浴動作を実施しながら左側か 右側のいずれかまたはその両方が湿潤やはんだ付は動作を防止するように収容さ れ得るからである。

図面の簡単な説明 第１図は、溶融はんだポットを横切って印刷回路基板の誘導を提供するように波 動はんだ機に装着され得て、さらにそれにより各場合に左フィンガ遅閉と右フィ ンガ遅閉の位置が正確に置かれ得る、補助的な付加的ブラケ・ソト装置の全体的 な平面図である。

第２図は、フィンガ遅閉に近接して設置される印刷回路基板と正のメニスカスと 負のメニスカスが形成されるような溶融はんだを示す概略図である。

第３図は、コンベアフィンガにより運ばれる印刷回路基板と、その印刷回路基板 の全接点区域に隔離を与えるためのチタンフィンガ遅閉の近接使用とを示す概略 図である。

第４図は、フィンガ遅閉の内側の端縁１５を示す右手ガイドバー（第１Ａ図の１ ４ｇ）の図である。

第５図は、はんだポット（第１Ａ図の）上に垂直に載っているときのガイドバー （１４ｇ、１５ｇ）の図である。

好ましい実施例の簡単な説明 第１図を参照すると、コンベアフィンガ４０（第３図）が係合されて第１Ｂ図の 溶融波動はんだ槽４２を横切って印刷回路基板３０を搬送する波動はんだ機上に 装着するための補助ポータプル装着装置８０が見られる。

第１Ａ図でわかるように、前方レール７ｆと後方レール７トを有する据付はレー ルからなるフレーム機構が設けられる。前方レール７４−は、ガイドバー１５ｇ および１４ｇに装着してそれらを支持する前方車ブラケット６および前方右ブラ ケット５を有する。同様に裏側にはガイドバー１５ｇおよび１４ｇの他方の端部 を支持する後方左ブラケット２および後方右ブラケット１がある。

第１Ｂ図では、印刷回路基板３０が溶融はんだ槽４２に向かって運搬される誘導 機構をガイドバー１４ｇおよび１５ｇが形成しているのがわかるであろう。また 第３図でわかるように、印刷回路基板の下側を溶融はんだ槽４２にさらすために コンベア・フィンガ４０が使用されて印刷回路基板を保持しかつそれをガイドバ ー１５ｉおよび１４ｇに沿りて搬送する。

ガイドバー１４ｇと１５＋１の間の距離は異なる大きさの印刷回路基板を収容す るために調整可能である。これらの調整は、第１Ａ図に示される前方調整ホイー ル２４と後方調整ホイール２５の使用により達成される。基板３０の下側へのフ ィンガ遮閉端縁（第２図の１５ｅ）の近接を調節する高さおよび方位角調整は、 第１Ａ図の止めねじ２０　ａ　５２０ｂ、２０ｃ、２０ｄにより配置される。

ガイドバー１５ｇには第３図でより詳細に示される左フィンガ遅閉１５が設けら れる。同様にガイドバー１４９は第１Ａ図に見られるように右フィンガ遅閉１４ を備えている。

前方調整ホイール２４はガイドバー１５ｇと左フィンガ遅閉１５の位置を調整す るためにガイドブロック１０および１１を貫通して動作する親ねじ１６を駆動す る。同様に後方調整ホイール２５はガイドバー１４ｇと右フィンガ遅閉１４の位 置を調整するためにガイドブロック１２および１３を貫通する親ねじ１７を駆動 する。これら調整ホイールは、オペレータが高温の金属部分に近づかなくても調 整できるようにし、火傷による怪我の危険を除去する。

したがってフレームアセンブリ８０を波動はんだポット上に載せたままで、溶融 波動はんだ機を通って運搬されるどんな大きさの印刷回路基板でも収容するため に左フィンガ遅閉１５および右フィンガ遅閉１４の位置に関して非常に厳密な調 整が可能である。

据付はブロック４および４′を有する左揺れ止めバー３および右揺れ止めバー３ ′はフレーム構造により大きな堅固さを与えるために使用される。押えねじ２２ とダボ１９を表示して後方ブロックトラック９と前方ブロックトラック８の付加 的な詳細が示される。

第３図を参照すると、印刷回路基板３０がどのようにコンベア・フィンガ４０に より保持されて搬送されるかを示す概略図が示されている。この図はコンベア・ フィンガ４０と共に印刷回路基板の一方の側のみが示されており、この印刷回路 基板の反対側は両端で印刷回路基板を支持するために類似するコンベアやフィン ガ４０により保持されている。

第３図は左フィンガ遅閉１５とガイドバー１５ｇの詳細をさらに示している。右 フィンガ遅閉１４と右ガイドバー１４ｇに関して印刷回路基板の反対側で類似す る情況が起こるであろう。印刷回路基板の一方の側のみが第３図には示されてい る。

第３図でわかるように、調整可能ガイドバー１５ｇはおよそ３０°の最適な角度 の拡がりを備えてフィンガ連間１５を形成する。フィンガ連間１５の効果は、波 動はんだボット４２からの高温の溶融はんだが金めつき接点を保持する印刷回路 基板の区域に浸潤したり浸透したりするのを防ぐことである。したがってはんだ の浸潤および接触は、電気接続性のために端末点がはんだ付けされることが望ま しい印刷回路基板のその部分にのみ限定される。

第２図でわかるように、フィンガ連間１５がより詳細に示されている。フィンガ 連間１５はチタン金属から作られており、それは溶融はんだに対する非湿潤性の 特性を有しているので、フィンガ連間と溶融はんだとの間には負の（非湿潤）メ ニスカスが形成され、他方で印刷回路基板の端子と溶融はんだの間の接点区域は 正の（湿潤）メニスカスを形成する。記号ＰＨＩ　（φ）は成る場合の液体はん だとフィンガ遅閉の間の界面に作られる角度（φ、）および液体はんだと印刷回 路基板の下側の間の角度（φ２）を規定するために使用される。

チタンは錫−鉛合金からなる溶融はんだに対し低い分子引力を有するので、形成 される負のメニスカスは湿潤角度の尺度として記号ＰＨＩ（φ）を使用すること により規定され得る。、負のメニスカスの場合には、湿潤角度すなわちＰＨ１（ φ、）は９０°より小さい。他方、印刷回路基板の下側のはんだ付は端子と溶融 はんだとの間におけるような湿潤角度は９０°より大きく、すなわちＰＨ１（φ ２）は９０゛より大きく、したがって正のメニスカスを形成する。

チタン材料に湿潤角度を加え、さらにフィンガ遅閉の場所、形状および位置を加 えることによりはんだは所望の境界に沿って正確に制御され、したがってテープ 被覆で金めつき接点を「マスクする」必要を除去する。これはテープを付与かつ 除去する経費のかなりの低減をもたらし、テープの使用を除去することにより経 費を低減し、さらにまた普通は被覆テープ上のにかわ残留物から起こる汚染を除 去する。

成る旧式な方法は、印刷回路基板からおよそ１／１０００インチの位置で印刷回 路基板に対し直接に垂直であるフィンガ連間を用いてしばしば試みられていた。

この情況の著しい不利な点は、遮閑と印刷回路との間で開口を介して全接点区域 上にはんだを引張る毛管作用が起こることであった。これによりはんだが合接点 上にもたらされ、金接点が除去されて再めっきされねばならなくなり、過度で高 価な再作業をする結果となった。これらの問題の結果として、カプトンテープの 使用が始まって金接点区域を被覆するために使用されるようになり、先に説明さ れたようにその方法がもたらした困難や問題がすべて起こった。

ガイドバーおよびフィンガ連間１５の特定の設計は補助装置の動作には決定的な 重要性を有する。第２図および第３図で見られるように、フィンガ１５の端縁１ ５ｅと印刷回路基板３０の間の空隙は５０／１０００±２０／１０００、すなわ ち０．０５０±０．０２０インチのオーダになければならない。フィンガ連間１ ５は水平に対して３０’の角度に上げられる。

第４図において、右ガイドバー１４ｇは右フィンガ遅閉１４がフィンガ端縁１５ ｅを有するように示されている。

「ウィーブホール」１５ｗと呼ばれる切抜き孔は安全ドレン孔として使用され、 第３図のガイドバー１５ｇの内部区域内へ偶然に入ってしまった液体はんだを解 放する。

第５図において、移動する基板３０とフィンガ連間１５間のどんな強い衝突も防 ぐのに役立つテーパ状末尾１５ｔを有するフィンガ遮閉端縁１５ｅ　（第２図） の長さ部分が示されている。

ここでは波動はんだ機のための補助装着装置が開示されてきたが、それにより波 動はんだ機の溶融はんだ槽を横切って運搬するように種々の大きさおよび形状の 印刷回路基板が収容され得る。補助装着にとって特に重要なのは、印刷回路基板 の各端部で調節可能に設置されてはんだ液から隔離されるべき金接点がはんだで 濡れることを防ぐようにし得る２個のフィンガ連間を設けることである。補助装 置の側部は、その内側に各側でそれぞれ１４および１５と示されるフィンガ連間 を有する２個のガイドバー１４ｇおよび１５ｇを備えており、それによりフィン ガ連間はチタンから作られて印刷回路基板の０．０５０インチの範囲内に来るテ ーパ状端縁を有してチタン端縁とはんだ液との間に「負のメニスカス」を引き起 こす働きをし、こうして金接点区域への溶融はんだの漏出を防ぐ。フィンガの角 度の臨界、すなわちフィンガの端縁と非常に注意深く制御される印刷回路基板へ のフィンガの近接がかなり重要である。

波動はんだ機のための上述の補助装着装置は成る特定の実施例で説明されてきた が、実際に同じ利点をもたらすその他の変化が与えられ得て、したがって先の開 示はこの後に続く添付の請求の範囲に鑑みて考慮されるべきである。

−ｆ々ＩＡ　−Ｊ　力、／Ａ−５ ｒ藺　議　４４　審　牽９　クミ 国際調査報告 ＵＳ　８７０１９４９ ＳＡ　、　１８４０３

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．波動はんだ機の溶融はんだ槽上に設置するための補助装着装置であって、前 記はんだ槽を横切って印刷回路基板の底面を運搬し、前記印刷回路基板は指定さ れた端縁区域を有し、それははんだ接触およびはんだにより湿らされる端子区域 から隔離されることになり、その装置は、（ａ）前記印刷回路基板の前記底面の 両端縁に設置するための第１および第２のガイドバーを保持するための支持手段 を含み、 （ｂ）前記第１および第２のガイドバーは前記印刷回路基板の動きの方向に平行 に設置されかつ前記印刷回路基板の幅よりもわずかに大きい距離まで間隔を保た れ、（ｃ）前記第１および第２のガイドバーにおいて、前記印刷回路基板の指定 された端縁区域が溶融はんだと接触することを防ぐための手段を含む、補助装着 装置。
2. ２．（ａ）前記第１および第２のガイドバーの間の空間的隔たりを調整するため の手段を含む、請求の範囲第１項に記載の装置。
3. ３．前記支持手段が前記波動はんだ機上への安定した装着のために前方および後 方ブラケットユニットを含む、請求の範囲第１項に記載の装置。
4. ４．はんだ接触を防ぐための前記手段が、（ａ）前記印刷回路基板の前記指定さ れた端縁区域から離して溶融はんだを移すための、前記第１および第２のガイド バー上の形成されたカップ状金属ユニットを含む、請求の範囲第１項に記載の装 置。
5. ５．前記形成された金属ユニットがチタンから作られる、請求の範囲第４項に記 載の装置。
6. ６．前記形成された金属ユニットがその外部周辺の垂直端縁とその内部周辺の角 のあるフィンが遮閉で作られ、前記フィンが遮閉は前記底面に平行なフィンが端 縁を含む、請求の範囲第４項に記載の装置。
7. ７．前記フィンが端縁が前記印刷回路基板の前記底面の０．０５０±０．０２０ インチの範囲内に存する、請求の範囲第６項に記載の装置。
8. ８．前記角のあるフィンが遮閉が前記印刷回路基板の前記底面に対し近接関係で 存在し、前記フィンが遮閉と前記はんだ槽の隣接する溶融はんだとの間で負のメ ニスカス（９０°より小さい）を確立する、請求の範囲第６項に記載の装置。
9. ９．前記印刷回路基板の前記底側に近接する前記角のあるフィンが遮閉が前記溶 融はんだと前記印刷回路基板の前記底側端子区域の間で正のメニスカス（９０° より大きい）を確立する、請求の範囲第６項に記載の装置。
10. １０．前記角のあるフィンが遮閉が、前記フィンが端縁と前記印刷回路基板の外 部端縁との間に存在する前記印刷回路基板の底面のその部分に溶融はんだが接触 することを防止する、請求の範囲第６項に記載の装置。
11. １１．（ａ）前記第１および第２のガイドバーの垂直線と仰角とを調整するため の手段を含む、請求の範囲第１項に記載の装置。
12. １２．前記第１および第２のガイドバーの各々が、（ａ）溢れ出た溶融はんだを 解放するためのアバーチャ区域を含む、請求の範囲第２項に記載の装置。
13. １３．コンベア・フィンガを用いて溶融はんだ槽ユニットを横切って印刷回路基 板を運搬して前記印刷回路基板の下側で電気的にはんだ付けされる接続を達成す るようにする波動はんだ機に装着するための装置において、前記印刷回路基板の 前記下側は前記溶融はんだから隔離されるようになる端縁コネクタ区域と溶融は んだに浸されるようになる端子区域とを含み、補助装着装置が、（ａ）前記溶融 はんだ槽ユニット上で前記波動はんだ機に堅固な装着をするためのフレームユニ ットを含み、前記堅固な装着のフレームユニットが、 （ａ１）前記波動はんだ機に装着し、かつ前記波動はんだ機のコンベア・フィン ガと整列する左側および右側のガイドバーを支持するための前方および後方ベー スプラケットを含み、 （ｂ）前記左ガイドバーと前記右ガイドバーは溶融はんだを寄せつけない材料か らなり、さらに外側の前記溶融はんだと内側の角のあるフィンが遮閉に対し垂直 壁バリアを設けて前記溶融はんだと接触するように形作られて、はんだが漏演出 したり前記印刷回路基板の前記端縁コネクタ区域を濡らさないようにするメニス カスを確立するようにする、装置。
14. １４．各前記前方および後方ベースブラケットが、（ａ）前記左および右ガイド バーの間の空間的間隔を調節するための手段を含む、請求の範囲第１３項に記載 の装置。
15. １５．前記角のあるフィンが遮閉が、 （ａ）前記印刷回路基板の前記下側から０．０５０±０．０２０インチに存する 水平端縁を含む、請求の範囲第１３項に記載の装置。
16. １６．前記角のあるフィンが遮閉が３つの隣接する区域から形成され、 （ａ）外側の垂直壁と、 （ｂ）水平ベース片と、 （ｃ）水平ベース片から３０°の角度で上がって前記印刷回路基板の前記端子区 域下にフィンが端縁を位置決めする内側の角のあるアームとを含む、請求の範囲 第１３項に記載の装置。
17. １７．前記左および右ガイドバーが、接触される溶融はんだの湿潤に反発するよ うに作用するチタン金属からなる、請求の範囲第１３項に記載の装置。
18. １８．溶融波動はんだ槽を横切って印刷回路基板を運搬する波動はんだ機に装着 するための装置であって、前記装置は印刷回路基板の下側の端子接触区域のはん だ付けを可能化しかつ前記下側の指定された端縁区域を隔離するためのものであ り、その装置は、 （ａ）前記波動はんだ機の前記はんだ槽上に装着するための前方および後方の組 のブラケットを含み、さらに（ｂ）前記波動はんだ機は前記溶融はんだ槽を横切 って印刷回路基板を搬送するコンベア・フィンガを備えて前記下側の端子接点の はんだ湿潤を達成し、（ｃ）左および右ガイドバーが前記波動はんだ機の前記コ ンベア・フィンガと整列し、前記左および右ガイドバーは前記前方および後方ブ ラケットにより支持され、前記左および右ガイドバーは前記溶融はんだ構内で隔 離ポケットを形成して前記印刷回路基板の前記指定された下側の端縁コネクタ区 域を前記溶融はんだから遮閉するようにする、装置。
19. １９．前記左側および右側のガイドバーが、端縁が前記印刷回路基板の下側の０ ．０５０±０．０２０インチの範囲内に位置して前記フィンが遮閉端縁で負のメ ニスカスをかつ前記端子区域で正のメニスカスを確立する角のあるフィンが遮閉 を内部端縁が備えている一方で外部端縁が垂直壁を備えているチタンから作られ る隔離容器を構成して前記印刷回路基板の前記指定された端縁コネクタの下側の 区域へのはんだの漏出を防止する、請求の範囲第１８項に記載の装置。
20. ２０．前記前方および後方ベースブラケットは、前記左ガイドバーおよび前記右 ガイドバーの場所すなわち位置を調整するように回転され得てこれらバーがいか なる大きさの印刷回路基板の端縁とでも整列するようにすることをもたらす親ね じを含む、請求の範囲第１３項に記載の装置。
21. ２１．前記親ねじの各々が、それぞれ前記左ガイドバーおよび前記右ガイドバー の場所的位置を制御するように駆動され得る前方および後方調整ホイールに接続 される、請求の範囲第２０項に記載の装置。
22. ２２．前記はんだ槽上を運搬される印刷回路基板の下側の端縁区域を隔離するた めの波動はんだ機の溶融はんだ槽上に設置するため補助装着装置であって、前記 補助装置は、（ａ）前記波動はんだ機の溶融はんだ槽上に装着するための堅固な ベースブラケットを含み、前記ブラケットは前記波動はんだ機のコンベア・フィ ンガにより動かされている印刷回路基板の端縁と整列するように調整される左側 および右側のガイドバーを支持し、 （ｂ）前記左ガイドバーおよび前記右ガイドバーがチタン金属から構成され、さ らにその端縁が前記印刷回路基板に近接しかつそれが前記印刷回路基板の前記指 定された下側の端縁区域のはんだ温潤を防ぐように動作する角を有してテーパ状 にされるフィンが遮閉を前記左および右ガイドバーの前記内部端縁が形成する一 方で前記左および右ガイドバーの各々の外部端縁が前記溶融はんだに対し垂直壁 を形成する特殊な形状を有する、装置。